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1.基本介绍
1.1 Nginx概述
Nginx (“engine x”) 是一个开源、高性能、高可靠的 HTTP 和反向代理服务器,特点是占有内存少,并发能力强,事实上 Nginx 的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好,能经受高负载的考验,有报告表明能支持高达 50,000 个并发连接数。中国大陆使用 Nginx 的网站门户有:百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。
Nginx官网:http://nginx.org/
1.2 正向代理
要说反向代理,首先要说下正向代理,正向代理是指在客户端配置代理服务器请求服务端。代理服务器代理了客户端的请求,服务端不知道具体是哪个客户端的请求,这种代理就是正向代理.
1.3 反向代理
反向代理,客户端对代理是无感知的,客户端不知道自己的 请求具体由哪个服务器处理。因为客户端不需要任何配置就可以访问,我们只需要将请求发送到反向代理服务器,由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后,再返回给客户端,此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器 。反向代理暴露的是代理服务器地址,隐藏了真实服务器的IP地址。与正向代理代理的是客户端相反,反向代理代理的是服务端。
举例:
在这个过程中,10086 这个号码相当于是一个代理,真正提供服务的,是话务员,但是对于客户来说,他不关心到底是哪一个话务员提供的服务,他只需要记得 10086 这个号码就行了。
所有的请求打到 10086 上,再由 10086 将请求转发给某一个话务员去处理。因此,在这里,10086 就相当于是一个代理,只不过它代理的是话务员而不是客户端,这种代理称之为反向代理。
1.4 负载均衡
客户端发送多个请求到服务器,服务器处理请求,有一些可能要与数据库进行交互,服务器处理完毕后,再将结果返回给客户端。
这种架构模式对于早期的系统相对单一,并发请求相对较少的情况下是比较适合的,成本也低。但是随着信息数量的不断增长,访问量和数据量的飞速增长,以及系统业务的复杂度增加,这种架构会造成服务器相应客户端的请求日益缓慢,并发量特别大的时候,还容易造成服务器直接崩溃。很明显这是由于服务器性能的瓶颈造成的问题,那么如何解决这种情况呢?
我们首先想到的可能是升级服务器的配置,比如提高 CPU 执行频率,加大内存等提高机器的物理性能来解决此问题,但是我们知道摩尔定律的日益失效,硬件的性能提升已经不能满足日益提升的需求了。最明显的一个例子,天猫双十一当天,某个热销商品的瞬时访问量是极其庞大的,那么类似上面的系统架构,将机器都增加到现有的顶级物理配置,都是不能够满足需求的。那么怎么办呢?
上面的分析我们去掉了增加服务器物理配置来解决问题的办法,也就是说纵向解决问题的办法行不通了,那么横向增加服务器的数量呢?这时候集群的概念产生了,单个服务器解决不了,我们增加服务器的数量,然后将请求分发到各个服务器上,将原先请求集中到单个服务器上的情况改为将请求分发到多个服务器上,将负载分发到不同的服务器,也就是我们所说的负载均衡。
1.5 动静分离
为了加快网站的解析速度,可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析,加快解析速度。降低原来单个服务器的压力。
如使用 Nginx 做静态资源服务器:Java 中的资源可以分为动态和静态,动态需要经过 Tomcat 解析之后,才能返回给浏览器,例如 JSP 页面、Freemarker 页面、控制器返回的 JSON 数据等,都算作动态资源,动态资源经过了 Tomcat 处理,速度必然降低。对于静态资源,例如图片、HTML、JS、CSS 等资源,这种资源可以不必经过 Tomcat 解析,当客户端请求这些资源时,之间将资源返回给客户端就行了。此时,可以使用 Nginx 搭建静态资源服务器,将静态资源直接返回给客户端。
使用前后端分离后,可以很大程度提升静态资源的访问速度,即使动态服务不可用,静态资源的访问也不会受到影响。
2. Nginx的安装
下面介绍如下在Linux的CentOS 7系统中安装Nginx,
(1)环境准备:
1、安装gcc
安装 nginx 需要先将官网下载的源码进行编译,编译依赖 gcc 环境,如果没有 gcc 环境,则需要安装:
yum install gcc-c++
2、PCRE pcre-devel 安装
PCRE(Perl Compatible Regular Expressions) 是一个Perl库,包括 perl 兼容的正则表达式库。nginx 的 http 模块使用 pcre 来解析正则表达式,所以需要在 linux 上安装 pcre 库,pcre-devel 是使用 pcre 开发的一个二次开发库。nginx也需要此库。命令:
yum install -y pcre pcre-devel
3、zlib 安装
zlib 库提供了很多种压缩和解压缩的方式, nginx 使用 zlib 对 http 包的内容进行 gzip ,所以需要在 Centos 上安装 zlib 库。
yum install -y zlib zlib-devel
4、OpenSSL 安装
OpenSSL 是一个强大的安全套接字层密码库,囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及 SSL 协议,并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。
nginx 不仅支持 http 协议,还支持 https(即在ssl协议上传输http),所以需要在 Centos 安装 OpenSSL 库。
yum install -y openssl openssl-devel
(2) 第一步:安装软件包
wget http://nginx.org/download/nginx-1.17.0.tar.gz
然后解压下载的目录
tar -zxvf nginx-1.17.0.tar.gz
(3) 第二步:开始编译安装
./configure
make
make install
(4) 第三步:启动Nginx
安装完成后,默认的安装位置在:
/usr/local/nginx/sbin
进入该目录后,执行Nginx即可启动Nginx:
./nginx
Nginx 启动成功之后,在浏览器中直接访问 Nginx 地址。Nginx默认使用的端口号为80,浏览器输入Linux的IP即可访问,出现以下界面,表示Nginx安装成功:
如果连接不上,需要检查阿里云安全组是否开放端口,或者服务器防火墙是否开放端口。防火墙相关的命令:
# 开启
service firewalld start
# 重启
service firewalld restart
# 关闭
service firewalld stop
# 查看防火墙规则
firewall-cmd --list-all
# 查询端口是否开放
firewall-cmd --query-port=8080/tcp
# 开放80端口
firewall-cmd --permanent --add-port=80/tcp
# 移除端口
firewall-cmd --permanent --remove-port=8080/tcp
#重启防火墙(修改配置后要重启防火墙)
firewall-cmd --reload
# 参数解释
1、firwall-cmd:是Linux提供的操作firewall的一个工具;
2、--permanent:表示设置为持久;
3、--add-port:标识添加的端口;
3.Nginx的常用命令
首先进入nginx目录中
cd cd /usr/local/nginx/sbin
1.查看nginx的版本号
./nginx -v
2.启动nginx
./nginx
3.停止nginx
./nginx -s stop
4.重新加载nginx
./nginx -s reload(快速停止nginx)
或者
nginx -s quit(完整有序的停止nginx)
5.设置Nginx的开机启动
systemctl enable nginx
systemctl 是 Linux 系统应用管理工具 systemd 的主命令,用于管理系统,我们也可以用它来对 Nginx 进行管理,相关命令如下:
systemctl start nginx # 启动 Nginx
systemctl stop nginx # 停止 Nginx
systemctl restart nginx # 重启 Nginx
systemctl reload nginx # 重新加载 Nginx,用于修改配置后
systemctl enable nginx # 设置开机启动 Nginx
systemctl disable nginx # 关闭开机启动 Nginx
systemctl status nginx # 查看 Nginx 运行状态
4.Nginx的配置文件
4.1 基本介绍
Nginx 安装目录下,其默认的配置文件都放在这个目录的 conf 目录:/etc/nginx/nginx.conf
下,而主配置文件nginx.conf 也在其中,后续对 nginx 的使用基本上都是对此配置文件进行相应的修改。
nginx.conf中有很多#, 开头的表示注释内容,去掉所有以 # 开头的段落,精简之后的配置文件内容如下:
worker_processes 1;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
sendfile on;
keepalive_timeout 65;
server {
listen 80;
server_name localhost;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
}
我们可以很明显的将nginx.conf配置文件分为三部分,nginx.conf 结构图可以这样概括:
main # 全局配置,对全局生效
├── events # 配置影响 Nginx 服务器或与用户的网络连接
├── http # 配置代理,缓存,日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置
│ ├── upstream # 配置后端服务器具体地址,负载均衡配置不可或缺的部分
│ ├── server # 配置虚拟主机的相关参数,一个 http 块中可以有多个 server 块
│ ├── server
│ │ ├── location # server 块可以包含多个 location 块,location 指令用于匹配 uri
│ │ ├── location
│ │ └── ...
│ └── ...
└── ...
第一部分:全局块
从配置文件开始到 events 块之间的内容,主要会设置一些影响 nginx 服务器整体运行的配置指令,主要包括配置运行 Nginx 服务器的用户(组)、允许生成的 worker process 数,进程 PID 存放路径、日志存放路径和类型以及配置文件的引入等。
比如上面第一行配置的:
worker_processes 1;
这是 Nginx 服务器并发处理服务的关键配置,worker_processes 值越大,可以支持的并发处理量也越多,但是会受到硬件、软件等设备的制约。
第二部分:events 块
默认的配置为:
events {
worker_connections 1024;
}
events 块涉及的指令主要影响 Nginx 服务器与用户的网络连接,常用的设置包括是否开启对多 work process 下的网络连接进行序列化,是否允许同时接收多个网络连接,选取哪种事件驱动模型来处理连接请求,每个 work process 可以同时支持的最大连接数等。
上述例子就表示每个 work process 支持的最大连接数为 1024.
这部分的配置对 Nginx 的性能影响较大,在实际中应该灵活配置。
第三部分:http 块
这算是 Nginx 服务器配置中最频繁的部分,代理、缓存和日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置都在这里。
默认的配置如下:
http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
sendfile on;
keepalive_timeout 65;
server {
listen 80;
server_name localhost;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
}
需要注意的是:http 块也可以包括 http 全局块、server 块。
3.1 http 全局块
http 全局块配置的指令包括文件引入、MIME-TYPE 定义、日志自定义、连接超时时间、单链接请求数上限等。
3.2 server 块
这块和虚拟主机有密切关系,虚拟主机从用户角度看,和一台独立的硬件主机是完全一样的,该技术的产生是为了节省互联网服务器硬件成本。
每个 http 块可以包括多个 server 块,而每个 server 块就相当于一个虚拟主机。
而每个 server 块也分为全局 server 块,以及可以同时包含多个 locaton 块。
1、全局 server 块
最常见的配置是本虚拟机主机的监听配置和本虚拟主机的名称或 IP 配置。
2、location 块
一个 server 块可以配置多个 location 块。
这块的主要作用是基于 Nginx 服务器接收到的请求字符串(例如 server_name/uri-string),对虚拟主机名称(也可以是 IP 别名)之外的字符串(例如 前面的 /uri-string)进行匹配,对特定的请求进行处理。地址定向、数据缓存和应答控制等功能,还有许多第三方模块的配置也在这里进行。
4.2 常用配置
Nginx 的典型配置:
user nginx; # 运行用户,默认即是nginx,可以不进行设置
worker_processes 1; # Nginx 进程数,一般设置为和 CPU 核数一样
error_log /var/log/nginx/error.log warn; # Nginx 的错误日志存放目录
pid /var/run/nginx.pid; # Nginx 服务启动时的 pid 存放位置
events {
use epoll; # 使用epoll的I/O模型(如果你不知道Nginx该使用哪种轮询方法,会自动选择一个最适合你操作系统的)
worker_connections 1024; # 每个进程允许最大并发数
}
http {
# 配置使用最频繁的部分,代理、缓存、日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置都在这里设置
# 设置日志模式
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log /var/log/nginx/access.log main; # Nginx访问日志存放位置
sendfile on; # 开启高效传输模式
tcp_nopush on; # 减少网络报文段的数量
tcp_nodelay on;
keepalive_timeout 65; # 保持连接的时间,也叫超时时间,单位秒
types_hash_max_size 2048;
include /etc/nginx/mime.types; # 文件扩展名与类型映射表
default_type application/octet-stream; # 默认文件类型
include /etc/nginx/conf.d/*.conf; # 加载子配置项
server {
listen 80; # 配置监听的端口
server_name localhost; # 配置的域名
location / {
root /usr/share/nginx/html; # 网站根目录
index index.html index.htm; # 默认首页文件
deny 172.168.22.11; # 禁止访问的ip地址,可以为all
allow 172.168.33.44;# 允许访问的ip地址,可以为all
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html; # 默认50x对应的访问页面
error_page 400 404 error.html; # 同上
}
}
4.3 全局变量
Nginx 有一些常用的全局变量,你可以在配置的任何位置使用它们,如下表:
还有更多的内置预定义变量,可以直接搜索关键字「nginx内置预定义变量」可以看到一堆博客写这个,这些变量都可以在配置文件中直接使用。
4. Nginx动静分离配置
动静分离就是把动态和静态的请求分开。方式主要有两种,一种 是纯粹把静态文件独立成单独的域名,放在独立的服务器上,也是目前主流推崇的方案。另外一种方法就是动态跟静态文件混合在一起发布, 通过 Nginx 配置来分开。
通过 location 指定不同的后缀名实现不同的请求转发。通过 expires 参数设置,可以使浏览器缓存过期时间,减少与服务器之前的请求和流量。具体 expires 定义:是给一个资源设定一个过期时间,也就是说无需去服务端验证,直接通过浏览器自身确认是否过期即可,所以不会产生额外的流量。此种方法非常适合不经常变动的资源。(如果经常更新的文件,不建议使用 expires 来缓存),我这里设置 3d,表示在这 3 天之内访问这个URL,发送一个请求,比对服务器该文件最后更新时间没有变化。则不会从服务器抓取,返回状态码 304,如果有修改,则直接从服务器重新下载,返回状态码 200。
server {
location /www/ {
root /data/;
index index.html index.htm;
}
location /image/ {
root /data/;
autoindex on;
}
}
5.Nginx反向代理实例
配置Nginx,输入域名http://www.javahai.top,默认跳转到Linux服务器中的Tomcat服务器监听的8080端口,如下:
访问 http://192.168.17.129:9001/edu/ 直接跳转到 127.0.0.1:8080
访问 http:// 192.168.17.129:9001/vod/ 直接跳转到 127.0.0.1:8081
location 指令用于匹配 URL。语法如下:
location [= | ~ | ~* | ^*] uri {
}
1、= :用于不含正则表达式的 uri 前,要求请求字符串与 uri 严格匹配,如果匹配
成功,就停止继续向下搜索并立即处理该请求。
2、~:用于表示 uri 包含正则表达式,并且区分大小写。
3、~*:用于表示 uri 包含正则表达式,并且不区分大小写。
4、^~:用于不含正则表达式的 uri 前,要求 Nginx 服务器找到标识 uri 和请求字符串匹配度最高的 location 后,立即使用此 location 处理请求,而不再使用 location 块中的正则 uri 和请求字符串做匹配。
注意:如果 uri 包含正则表达式,则必须要有 ~ 或者 ~* 标识。
6. 负载均衡策略
负载均衡就是把负载均匀合理地分发到多个服务器上,实现压力分流的目的。主要的配置如下:
http {
upstream myserver {
# ip_hash; # ip_hash 方式
# fair; # fair 方式
server 127.0.0.1:8081; # 负载均衡目的服务地址
server 127.0.0.1:8080;
server 127.0.0.1:8082 weight=10; # weight 方式,不写默认为 1
}
server {
location / {
proxy_pass http://myserver;
proxy_connect_timeout 10;
}
}
}
Nginx 提供了好几种分配方式,默认为轮询,就是轮流来。有以下几种分配方式:
- 轮询,默认方式,每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器,如果后端服务挂了,能自动剔除;
- weight,权重分配,指定轮询几率,权重越高,在被访问的概率越大,用于后端服务器性能不均的情况;
- ip_hash,每个请求按访问 IP 的 hash 结果分配,这样每个访客固定访问一个后端服务器,可以解决动态网页 session 共享问题。负载均衡每次请求都会重新定位到服务器集群中的某一个,那么已经登录某一个服务器的用户再重新定位到另一个服务器,其登录信息将会丢失,这样显然是不妥的;
- fair(第三方),按后端服务器的响应时间分配,响应时间短的优先分配,需要先安装第三方插件 nginx-upstream-fair。
轮询处理请求图例:
加权轮询处理请求图例:
iphash处理请求图例:
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