Nginx 学习手册

什么是Nginx

简单说： Nginx 是个神奇的 Web 服务器
专业说：Nginx 是一个采用主从架构的 Web 服务器，可用于反向代理、负载均衡器、邮件代理和 HTTP 缓存。

Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器，特点是占用内存少，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。Nginx 专为性能优化而开发，性能是其最重要的要求，十分注重效率，有报告 Nginx 能支持高达 50000 个并发连接数。

Nginx 知识网结构图

Nginx 知识网结构图

Nginx专业术语

Nginx 专业术语
Nginx 的基本特性是代理，所以你一定要明白什么是代理和反向代理。

正向代理与反向代理

正向代理

局域网中的电脑用户想要直接访问网络是不可行的，只能通过代理服务器来访问，这种代理服务就被称为正向代理。

Nginx 正向代理

通俗讲：client1 和 client2 通过代理服务器向服务器发送请求 request1 和 request2，此时后端服务器不知道 request1 是由 client1 发送的还是 client2 发送的，但会执行（响应）操作。
服务器不知道请求谁发起的

反向代理

客户端无法感知代理，因为客户端访问网络不需要配置，只要把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，然后再返回到客户端。
此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器，暴露的是代理服务器地址，隐藏了真实服务器 IP 地址。

Nginx 反向代理

通俗讲：客户端将通过 Web 服务器发送请求. 而 Web 服务器会通过一个算法，当中最有意思的算法是轮询，直接将请求指向许多后端服务器中的一个，并通过 Web 服务器将响应返回给客户端。因此，在上面的例子中，客户端其实并不知道在与哪个后端服务器进行交互。
客户端不知道请求是谁处理的

负载均衡

又是枯燥的一个名词：负载均衡，不过它很好理解，因为负载均衡本身就是反向代理的一个实例。

有状态应用
有状态应用

如图所示，一个后端服务器 server1 存储了一些信息，服务器 server2 并不存储此信息，因此，客户端 (上图 Bob) 的交互可能会也可能不会得到想要的结果，因为它可能会与 server1 或 server2 交互。在本例中，server1 允许 Bob 查看数据文件，但 server2 不允许。因此，虽然有状态应用避免对数据库的多次 API 调用，并且（响应）速度更快，但它可能会在不同的服务器上导致这个（无法得到想要结果）问题。

无状态应用
无状态应用

如果我通过 Web 服务器从客户端向后端服务器 server1 发送请求，它将向客户端返回一个令牌，用于任何进一步的访问请求。客户端可以使用令牌并向 Web 服务器发送请求。此时 Web 服务器将请求连同令牌一起发送到任意后端服务器，而每个后端服务器都能提供相同的所需结果。

负载均衡与反向代理的区别

  • 负载均衡: 必须有 2 个或者更多的后端服务器
  • 反向代理: 一台后端服务器也能运作

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，服务器处理完毕之后，再将结果返回给客户端。

  • 普通请求和响应过程如下图：
    Nginx 反向代理

但是随着信息数量增长，访问量和数据量飞速增长，普通架构无法满足现在的需求。

我们首先想到的是升级服务器配置，可以由于摩尔定律的日益失效，单纯从硬件提升性能已经逐渐不可取了，怎么解决这种需求呢？

我们可以增加服务器的数量，构建集群，将请求分发到各个服务器上，将原来请求集中到单个服务器的情况改为请求分发到多个服务器，也就是我们说的负载均衡。

  • 负载均衡
    Nginx 负载均衡

假设有 15 个请求发送到代理服务器，那么由代理服务器根据服务器数量，平均分配，每个服务器处理 5 个请求，这个过程就叫做负载均衡。

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交给不同的服务器来解析，加快解析的速度，降低由单个服务器的压力。

  • 动静分离前
    Nginx 动静分离前
  • 动静分离后
    Nginx 动静分离后

Nginx安装

Windows 安装

下载地址：http://nginx.org/en/download.html
下载后，解压，直接运行nginx.exe即可

Linux 安装

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$ yum install nginx

Mac 安装

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# 安装
$ brew install Nginx


# 启动
$ nginx 
# OR 
$ sudo nginx
# 默认8080端口 http://localhost:8080/

# 查看帮助
$ nginx -h

# 设置nginx.conf 文件
$ nginx -c file name 
# brew 安装默认位置： /opt/homebrew/etc/nginx

Nginx配置

场景一： 我们将在一个公共端口上运行两个文件夹，并设置我们想要的规则
本地目录结构

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├── nginx-demo
│  ├── content
│  │  ├── first.txt
│  │  ├── index.html
│  │  └── index.md
│  └── main
│    └── index.html
└── temp-nginx
  └── outsider
    └── index.html

1、添加配置的基本设置
一定要添加 events {}，因为在 Nginx 架构中，它通常用来表示 worker 的数量。
用 http 告诉 Nginx 我们将在 OSI 模型 的第 7 层作业。

我们告诉 Nginx 监听 5000 端口，并指向 main 文件夹中的静态文件。

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events {
  worker_connections  1024;
}

http {

  server {
    listen 5000;
    root /path/to/nginx-demo/main/; 
  }

}

2、添加其他规则
接下来我们将为 /content 和 /outsider URL 添加其他的规则，其中 outsider 将指向第一步中提到的根目录之外的目录。

这里的 location /content 表示无论我在叶（leaf）目录中定义了什么根（root），content 子 URL 都会被添加到定义的根 URL 的末尾。因此，当我指定 root 为 root /path/to/nginx-demo/时，这仅仅意味着我告诉 Nginx 在 http://localhost:5000/path/to/nginx-demo/content/ 文件夹中显示静态文件的内容。

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events {
  worker_connections  1024;
}
http {
  server {
    listen 5000;
    root /path/to/nginx-demo/main/; 

    location /content {
      root /path/to/nginx-demo/;
    }   
    location /outsider {
      root /path/temp-nginx/;
    }
  }
}

现在 Nginx 不仅能定义 URL 根路径，还可以设置规则，这样我们就能阻止客户端访问某个文件了。

3、限制访问
接下来，我们在主服务器上编写一个规则来防止任意 .md 文件被访问。我们可以在 Nginx 中使用正则表达式，因此我们将这样定义规则：

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location ~ .md {
  return 403;
}

4、来看看代理 proxy_pass
我们已经在5000端口上运行了服务，再起一个在8888端口上的服务,这样我们就有两个服务了。

我们要做的是：当客户端通过 Nginx 访问 8888 端口时，将这个请求传到 5000 端口，并将响应返回给客户端！

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server {
  listen 8888;
  location / {
    proxy_pass http://localhost:5000/;
  }
  location /new {
    proxy_pass http://localhost:5000/outsider/;
  }
}

5、负载均衡

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upstream myserver{
  #ip_hash
  server 127.0.0.1:5000 weight=1;
  server 127.0.0.1:8888 weight=2;
  #fair; 
}

server {
  listen 8000;
  location / {
    proxy_pass http://myserver;
  }
}

负载均衡方式如下：

轮询（默认）。
weight，代表权，权越高优先级越高。
fair，按后端服务器的响应时间来分配请求，相应时间短的优先分配。
ip_hash，每个请求按照访问 ip 的 hash 结果分配，这样每一个访客固定的访问一个后端服务器，可以解决 Session 的问题。

6、动静分离实战
Nginx 动静分离后

纯粹将静态文件独立成单独域名放在独立的服务器上，也是目前主流方案。
将动态跟静态文件混合在一起发布，通过 Nginx 分开

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location /image/ {
  root /path/to/images/;
}

看一下所有配置

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events {
  worker_connections  1024;
}

http {
  server {
    listen 5000;
    root /path/to/nginx-demo/main/; 

    location /content {
      root /path/to/nginx-demo/;
    }   
    location /outsider {
      root /path/temp-nginx/;
    }
    location ~ .md {
      return 403;
    }
  }

  server {
    listen 8888;
    location / {
      proxy_pass http://localhost:5000/;
    }
    location /new {
      proxy_pass http://localhost:5000/outsider/;
    }
  }

  # 4、负载均衡
  server {
    listen 8000;
    location / {
      proxy_pass http://myserver;
    }
  }
}

upstream myserver{
  #ip_hash
  server 127.0.0.1:5000 weight=1;
  server 127.0.0.1:8888 weight=2;
  #fair; 
}

来把服务启起来

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$ nginx
# OR
$ sudo nginx

Nginx的其他命令

  • 1、首次启动 Nginx Web 服务器。
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    $ nginx 
    # OR 
    $ sudo nginx
  • 2、重新加载正在运行的 Nginx Web 服务器。
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    $ nginx -s reload
    # OR 
    $ sudo nginx -s reload
  • 3、停止正在运行中的 Nginx Web 服务器。
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    $ nginx -s stop
    # OR 
    $ sudo nginx -s stop
  • 4、查看系统上运行的 Nginx 进程。
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    $ ps -ef | grep Nginx
    第 4 条命令很重要，如果前 3 条命令产生了一些问题，通常你可以用第 4 条命令找到所有正在运行的 Nginx 进程并杀死进程，然后重新启动它们。

要杀死一个进程，你需要 PID，再用以下命令杀死它：

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$ kill -9 <PID>
# OR 
$ sudo kill -9 <PID>

location 指令说明，该语法用来匹配 url，语法如下：

=：用于不含正则表达式的 url 前，要求字符串与 url 严格匹配，匹配成功就停止向下搜索并处理请求。
~：用于表示 url 包含正则表达式，并且区分大小写。
~*：用于表示 url 包含正则表达式，并且不区分大小写。
^~：用于不含正则表达式的 url 前，要求 Nginx 服务器找到表示 url 和字符串匹配度最高的 location 后，立即使用此 location 处理请求，而不再匹配。
如果有 url 包含正则表达式，不需要有 ~ 开头标识。

摩尔定律
每18到24个月，集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍，芯片的性能也会随之翻一番