Nginx 详细教程 nginx反向代理

Nginx 1. 基本概念概述

Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器
特点是占有内存少，并发能力强
专为性能优化而开发，性能是其最最要的考量

反向代理

谈反向代理之前我们先来了解一下正向代理，比如现在我们要访问 www.google.com，谷歌大陆目前是不能直接访问的，那么我们就可以通过在浏览器配置代理服务器进行访问（如下图）

文章图片
接下来我们介绍反向代理，客户端对代理无感知，客户端不需要任何配置，我们只需要将请求发送到反向代理服务器，然后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。显然，反向代理对外暴露的是反向代理服务器，隐藏了真实服务器
比如下图中，我们想目标服务器发出请求时，由反向代理服务器选择 tomcat 服务器 8001 端口，获取数据后，再将数据返回给客户端

文章图片

负载均衡

客户端发送多个请求到服务器，服务器与数据库交互处理请求，处理完毕后，再将结果返回给客户端

文章图片
这种架构模式适用于早期系统单一简单，并发较少的情况。随着信息数量的不断增长，访问量和请求量的飞速增长，服务器性能就会达到瓶颈，此时我们应该如何解决？
首先想到的是提升服务器的配置，但是随着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性能需求。另外一个方法是我们可以增加服务器的数量，将请求分发到各个服务器上，这就是我们说的负载均衡
如下图，将 15 个请求分发到三台服务器上，理想状态是每台服务器 3 个请求

文章图片

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

文章图片

2. Nginx 安装、命令和配置文件 Linux 中安装 Nginx

安装 PCRE

PCRE 作用是让 Nginx 支持 Rewrite 功能。
cd /usr/src/ wget http://downloads.sourceforge.net/project/pcre/pcre/8.37/pcre-8.37.tar.gz

文章图片

tar zxvf pcre-8.37.tar.gz

文章图片

cd pcre-8.37/ ./configure make && make install

文章图片

pcre-config --version

文章图片
安装编译工具及库文件

yum -y install make zlib zlib-devel gcc-c++ libtoolopenssl openssl-devel

文章图片
安装 Nginx

cd /usr/src/ wget http://nginx.org/download/nginx-1.12.2.tar.gz

文章图片

tar zxvf nginx-1.12.2.tar.gz

文章图片

cd nginx-1.12.2/ ./configure make && make install

文章图片

/usr/local/nginx/sbin/nginx -v

文章图片
安装成功后，在 usr 多出来一个文件夹 local/nginx，启动脚本为 /nginx/sbin/nginx
测试

cd /usr/local/nginx/sbin ./nginx ps -ef | grep nginx

文章图片

直接访问 IP 地址可以看到如下界面

文章图片
防火墙相关操作
- 查看开放的端口号：firewall-cmd --list-all
- 设置开放的端口号：firewall-cmd --add-service=http --permanent
  eg：sudo firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
- 重启防火墙：firewall-cmd --reload
- 关闭防火墙：systemctl stop firewalld
- 永久关闭防火墙：systemctl disable firewalld

Nginx 常用命令

使用 nginx 命令前要进入 nginx 目录：cd /usr/local/nginx/sbin

查看 nginx 版本号：./nginx -v

文章图片
启动 nginx：./nginx

文章图片
关闭 nginx：./nginx -s stop

文章图片
重载 nginx：./nginx -s reload

文章图片
配置 systemctl
配置 systemctl 后的启动方式
- 状态：ssytemctl status nginx
- 启动：systemctl start nginx
- 关闭：systemctl stop nginx
- 重启：systemctl restart nginx
配置方法
- nginx.service
  
  cd /usr/lib/systemd/system vim nginx.service
- 【Nginx 详细教程】将以下内容复制进去（注释的内容不要放进去！！！）
  
  [Unit]//对服务的说明 Description=nginx - high performance web server//描述服务 After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target//描述服务类型[Service]//服务的一些具体运行参数的设置 Type=forking//后台运行的形式 PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid//PID文件的路径 ExecStartPre=/usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf//启动准备 ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf//启动命令 ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload//重启命令 ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop//停止命令 ExecQuit=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s quit//快速停止 PrivateTmp=true//给服务分配临时空间[Install] WantedBy=multi-user.target//服务用户的模式
- 赋予权限：chmod +x /usr/lib/systemd/system/nginx.service
- 启动服务
  
  // 启动服务之前，需要先重载 systemctl 命令 systemctl daemon-reload systemctl start nginx.service
  
  报错直接 kill -9 杀死重新拉起即可

Nginx 配置文件

Nginx 配置文件位置：/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

配置文件由三部分组成

第一部分：全局块（从配置文件开始到 events 块之间的内容）
- 主要设置一些影响 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
- worker_processes 1：Nginx 服务器并发处理的值，worker_processes 值越大，可以支持的并发处理数量越多
第二部分：events 块

events { worker_connections1024; }
- events 块涉及的指令主要影响 Nginx 服务器与用户的网络连接，比如 worker_connections 1024; 表示 Nginx 支持的最大连接数为 1024
第三部分：http 块（http 块也可以包括 http 全局块、server 块）
- http 全局块：http 全局块配置的指令包括文件引入、MIME-TYPE 类型、日志自定义、连接超时时间、单链接请求数上限等
- server 块：这块和虚拟主机有密切联系，每个 http 块可以包括多个 server 块，每个 server 块就相当于一个虚拟主机，每个 server 块也分为全局 server 块，以及可以同时包含多个 location 块
  - 全局 server 块：最常见的配置是本虚拟主机的监听配置和本虚拟主机的名称或 IP 配置
  - location 块：主要作用的是基于 Nginx 服务器接收到的请求字符串（eg：server_name/uri-string），对虚拟主机名称（也可以是 IP 别名）之外的字符串（eg：/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

3. Nginx 配置实例 <0> 准备工作

安装 tomcat，使用默认端口号 8080

cd /usr/src wget https://mirrors.cnnic.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.73/bin/apache-tomcat-8.5.73.tar.gz tar zxvf apache-tomcat-8.5.73.tar.gz

文章图片
安装 jdk：可参考此教程 Linux 安装和配置 JDK13
启动 tomcat

cd /usr/src/apache-tomcat-8.5.73/bin/ ./startup.sh

文章图片
访问 tomcat（服务器要开放 8080 端口）

文章图片

<1> 反向代理 ? 实例一
实现效果：打开浏览器，在浏览器地址输入地址 www.123.com，跳转到 Linux 系统 tomcat 主页面中
过程分析：Windows 浏览器不能直接访问t omcat，要通过 nginx 反向代理到 tomcat

文章图片
具体配置
- 在 Windows 系统的 host 文件进行域名和 ip 对应关系的配置 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
  
  文章图片
  
  文章图片
- 在 nginx 进行请求转发的配置（反向代理）
  
  cd /usr/local/nginx/conf/ vim nginx.conf
  
  文章图片
- 测试
  
  //启动 nginx cd /usr/local/nginx/sbin ./nginx
  
  文章图片

<2> 反向代理 ? 实例二

实现效果：使用 nginx 反向代理，根据访问的路径跳转到不同端口的服务中，nginx 监听端口为 9001
- 访问 http://118.195.179.192:9001/edu/ 直接跳转到 127.0.0.1:8080
- 访问 http://118.195.179.192/vod/ 直接跳转到 127.0.0.1:8081
准备工作
- 准备两个 tomcat 服务器，一个 8080 端口，一个 8081 端口
  
  cd /usr/src mkdir tomcat8008 mkdir tomcat8081 cp apache-tomcat-8.5.73.tar.gz tomcat8080 cp apache-tomcat-8.5.73.tar.gz tomcat8081 ps -ef | grep tomcat kill -9 端口号 cd tomcat8080 tar zxvf apache-tomcat-8.5.73.tar.gz cd .. cd tomcat8081 tar zxvf apache-tomcat-8.5.73.tar.gz cd .. cd tomcat8080 cd apache-tomcat-8.5.73/ cd bin/ ./startup.sh cd .. cd .. cd .. cd tomcat8081 cd apache-tomcat-8.5.73/ cd conf vim server.xml
  
  shutdown 端口随便改一下，我这里改成 8015
  
  文章图片
- 端口改成 8081
  
  文章图片
  
  启动 tomcat8081
  
  ./startup.sh
  
  可以看到我们启动了两个 tomcat，一个是 8080，一个是 8081
  
  文章图片
  
  我们可以访问看一下
  
  文章图片
文章图片
创建文件夹和测试页面
- 在 /usr/src/tomcat8080/apache-tomcat-8.5.73/webapps 下创建 edu 文件夹，并在文件夹下创建 a.html 文件，内容为 8080!!!
  
  文章图片
- 同样的，在 /usr/src/tomcat8081/apache-tomcat-8.5.73/webapps 下创建 vod 文件夹，并在文件夹下创建 a.html 文件，内容为 8081!!!
  
  文章图片
具体配置
- 找到 nginx 配置文件进行反向代理配置
  
  cd /usr/local/nginx/conf vim nginx.conf
  
  添加一个 server
  
  server { listen9001; server_name118.195.179.192; location ~ /edu/ { proxy_pass http://127.0.0.1:8080; }location ~ /vod/ { proxy_pass http://127.0.0.1:8081; } }
  
  文章图片
  
  开放端口号 9001、8080、8081
  重新加载 nginx
  
  cd /usr/local/nginx/sbin ./nginx --s stop ./nginx
最终测试

文章图片

文章图片
location 指令说明
- 该指令用于匹配 URL ，语法如下：
  
  location [ = | ~ | ~* | ^~] uri {}
- =：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
- ~：用于表示 url 包含正则表达式，并且区分大小写
- ~*：用于表示 uri 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 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

<3> 负载均衡

实现效果：通过浏览器地址栏输入地址 http://118.195.179.192/edu/a.html，负载均衡效果，平均 8080 和 8081 端口
准备工作
- 准备两台 tomcat 服务器，一台 8080，一台 8081（上一个实例已经准备过）
- 在两台 tomcat 的 webapps 目录下，创建名称为 edu 文件夹，在 edu 文件夹创建 a.html 页面，用于测试
在 nginx 的配置文件中进行负载均衡的配置

cd /usr/local/nginx/conf vim nginx.conf

文章图片
测试

文章图片

文章图片
负载均衡分配策略
- 轮询（默认）：每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器 down 掉，能自动剔除
- weight
  - weight 代表权重，默认为1，权重越高被分配的客户端越多
  - 指定轮询几率，weight 和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况
    
    upstream myserver { server 118.195.179.192:8080 weight=5; server 118.195.179.192:8081 weight=10; }
- ip_hash ：每个请求按访问 ip 的 hash 结果分配，这样每个访问固定访问一个后端服务器，可以解决 session 问题，eg
  
  upstream myserver { ip_hash; server 118.195.179.192:8080; server 118.195.179.192:8081; }
- fair（第三方）：按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配
  
  upstream myserver { server 118.195.179.192:8080; server 118.195.179.192:8081; fair; }

<4> 动静分离

动静分离从目前实现角度来讲大致分为两种

一种是纯粹把静态文件独立成到单独的域名，放在独立的服务器上

另一种方法就是动态跟静态文件混合在一起发布，通过 nginx 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期间，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）。比如：设置 3d，表示在 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

准备工作
- 在 Linux 系统中准备静态资源，用于进行访问
  
  cd / mkdir static cd static mkdir www mkdir image
  
  www 文件夹中创建文件 a.html ，内容为 test html
  image 文件夹中随便放一张图片，我这里放的是 01.jpg
实现效果：浏览器访问 www 下 a.html 和 image 下 01.jpg（不是通过 tomcat，而是通过 nginx 静态资源配置访问）
具体配置

cd /usr/local/nginx/conf vim nginx.conf

文章图片

启动/重启 nginx

cd /usr/local/nginx/sbin ./nginx
测试
- 浏览器输入地址 http://118.195.179.192/image/01.jpg
  
  文章图片
  
  文章图片
- 浏览器输入地址 http://118.195.179.192/www/a.html
  
  文章图片

<5> 高可用集群

什么是高可用？
- 有一台主服务器和一台备份服务器，一般请求时都是根据主服务器发送请求，当主服务器的 Nginx 挂掉时，会自动切换到备份服务器，通过备份服务器进行访问，此时备份服务器作为主服务器的位置来处理请求，这就是高可用
文章图片
准备工作
- 需要两台 Nginx 服务器
- 在两台服务器安装 nginx （前面有教程）
- 在两台服务器安装 keepalived
  yum install keepalived -y
  安装目录为：/etc/keepalived
  查看是否被安装：rpm -q -a keepalived
  
  文章图片
完成高可用配置（主备配置）

cd /etc/keepalived vim keepalived.conf

主服务器

global_defs { notification_email { acassen@firewall.loc failover@firewall.loc sysadmin@firewall.loc } notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc smtp_server 192.168.200.1 smtp_connect_timeout 30 router_id LVS_DEVEL }vrrp_script chk_http_port { script "/usr/local/src/nginx_check.sh" interval 2# 检测脚本执行的间隔 weight 2 }vrrp_instance VI_1 { state MASTER# 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP interface eth0# 网卡 virtual_router_id 51# 主、备机的 virtual_router_id 必须相同 priority 100# 主、备机取不同的优先级，主机值较大，备机值较小 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.16# VRRP H 虚拟地址 } }

备份服务器

global_defs { notification_email { acassen@firewall.loc failover@firewall.loc sysadmin@firewall.loc } notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc smtp_server 192.168.200.1 smtp_connect_timeout 30 router_id LVS_DEVEL }vrrp_script chk_http_port { script "/usr/local/src/nginx_check.sh" interval 2# 检测脚本执行的间隔 weight 2 }vrrp_instance VI_1 { state BACKUP# 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP interface eth0# 网卡 virtual_router_id 51# 主、备机的 virtual_router_id 必须相同 priority 90# 主、备机取不同的优先级，主机值较大，备机值较小 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.16# VRRP H 虚拟地址 } }

在主服务器和备份服务器 /usr/local/src 下编写文件 nginx_check.sh

#!/bin/bash A=`ps -C nginx -no-header |wc -1` if [ $A -eq 0 ]; then /usr/local/nginx/sbin/nginx# Nginx 启动脚本位置 sleep 2 if [ `ps -C nginx --no-header |wc -1` -eq 0 ]; then killall keepalived fi fi

启动两台服务器的 nginx 和 keepalived

cd /usr/local/nginx/sbin ./nginx systemctl start keepalived
测试：两台服务器要在同一局域网，我这里只是为了演示流程
keepalived 配置文件详解
- global_defs：全局配置（主要是 router_id 服务器名字 在 /etc/host 添加主机名称）
- vrrp_script：脚本配置
  - script "xxx.sh"
  - interval 2：检测脚本执行的间隔（2s）
  - weight -20：权重（当脚本中的条件成立，当前主机的权重降低20）
- vrrp_instance：虚拟 IP 配置
  - state BACKUP：表示服务器是主服务器（MASTER）还是备份服务器（BACKUP）
  - interface eth0：绑定的网卡（通过 ifconfig 查看）
  - virtual_router_id 51：主备机的id值，相当于唯一标识
  - priority 90：优先级，值越大，优先级越高（一般主服务器设置为 100，从服务器小于 100，比如 90）
  - advert_int 1：每隔多长时间发送一个心跳，检测服务器是否或者，默认每隔 1 s 发送一个心跳
  - authentication {auth_type PASS auth_pass 1111}：权限校验方式（密码：1111）
  - vritual_ipaddress：绑定虚拟 IP（可以绑定多个）

4. Nginx 原理

nginx 启动后有两个进程：master 和 worker

文章图片
master 就相当于一个领导，不做具体工作，分配任务给 worker，worker 做具体的任务
worker 如何进行工作？
- 当 client（客户端）发送一个请求到 nginx，首先到 master，master 得到请求后，将请求分担给 worker，一个 master 下面有很多个 worker，worker 获取任务不是平均分配，也不是轮询，而是 争抢 的机制

client 发送请求 -> master ->worker（争抢机制） -> 具体操作

一个 master 和多个 worker 有什么好处？
- 可以使用 nginx -s reload 热部署，利于 nginx 进行热部署操作
- 每个 worker 都是独立的进程，不需要加锁，一个进程退出后，其他进程可正常工作，降低风险
设置多少个 worker 合适？
- Nginx 同 redis 类似都采用了 IO 多路复用机制，每个 worker 都是一个独立的进程，每个进程里只有一个主线程，通过异步非阻塞方式来处理请求。每个 worker 的线程可以把一个 CPU 的性能发挥到极致。因此，worker 数和服务器的 CPU 数相等是最为适宜的。设少了会浪费 CPU，设多了会造成 CPU 频繁切换上下文带来的损耗
连接数 worker_connection（每个 worker 进程所能建立连接的最大值）
- 发送一个请求，占用了 worker 的几个连接数？答案：2（client 访问静态资源，worker 收到请求后返回）或者 4 个（worker 本身不支持 Java，worker 要把请求转发给 tomcat，tomcat 再返回）
- nginx 有一个 master，有 4 个 worker，每个 worker 支持的最大连接数为 1024，支持的最大的并发数为多少？
  
  worker 最大支持的连接数 4*1024 worker 支持的最大并发 4*1024/2=2048 或 4*1024/4=1024
普通的静态访问最大并发数是：worker_connections * worker_processes / 2
作为反向代理来说，最大的并发数量是：worker_connections * worker_processes / 4
【注】worker_connections：每个 worker 支持的最大连接数（即上面所说的 1024）
worker_processes：worker 的数量