Nginx基础教程（1）Nginx简介：Nginx深度指南：从零入门到实战配置

网上总有人说Nginx很厉害，于是我也去下载了一个。结果刚看完配置文件，就感觉有点头大——这玩意儿怎么比我的代码还难懂？

什么是Nginx？

Nginx（发音为“engine X”）是由俄罗斯人Igor Sysoev开发的一款高性能HTTP和反向代理服务器。它的第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日，最初是为了解决著名的C10k问题（即同时处理1万个客户端连接）而设计的。

与传统服务器不同，Nginx不依赖线程来处理请求，它使用了更可扩展的事件驱动架构（异步）。这种架构使用小量且可预测的内存。即使在负载下，其内存占用也很小。这意味着Nginx可以从最小的VPS一直扩展到大型服务器集群。

如今，Nginx已经驱动了超过40%的全球前1000网站，成为了Web服务器市场的重要一员。

Nginx vs Apache：为什么选择Nginx？

你可能会问，已经有了Apache这样成熟的Web服务器，为什么还要选择Nginx？让我们来简单对比一下：

• Apache：更稳定，处理动态请求时性能更高，rewrite模块更完善，模块众多。
• Nginx：轻量级，占用资源少，非阻塞异步网络IO模型（epoll），适合高并发场景；处理静态文件时表现更佳，反向代理和负载均衡性能强。

简单来说，如果你需要处理大量并发连接，或者想要构建一个高性能的反向代理和负载均衡器，Nginx通常是更好的选择。

Nginx的架构设计

Nginx有一个主进程（master process）和一个或多个工作进程（worker processes）。主进程的主要目的是读取和评估配置，以及维护工作进程。工作进程则执行请求的实际处理。

这种架构设计带来了几个关键优势：

• 高可靠性：master-worker模式提高了可靠性。
• 低内存消耗：10000个keep-alive模式下的连接仅需要约2.5MB的内存。
• 热部署能力：可以不停机更新配置文件、滚动日志文件、升级程序版本。

安装Nginx

环境准备

在Linux系统中安装Nginx前，需要先安装必要的依赖包：

• 对于基于RPM的系统（如CentOS）：gcc、pcre-devel、zlib-devel、openssl-devel等。
• 对于基于Debian的系统（如Ubuntu）：build-essential、libpcre3-dev、libz-dev、libssl-dev等。

同时，建议创建一个无法本地登录的用户，专门用于运行Nginx服务。

编译安装Nginx

虽然很多Linux发行版提供了预编译的Nginx包，但编译安装可以让你自定义需要的模块：

1. 下载Nginx源码包并解压。
2. 执行./configure命令配置Nginx安装选项。
3. 使用make和make install命令编译并安装Nginx。

安装完成后，可以创建软链接，方便在命令行中直接调用Nginx命令。

Nginx基础配置

配置文件结构

Nginx的配置文件通常位于/usr/local/nginx/conf、/etc/nginx或/usr/local/etc/nginx目录中，默认名为nginx.conf。

配置文件由指令和上下文构成：

• 指令：包含名称和参数，以分号结尾。
• 上下文：分块，你可以在其中声明指令——类似于编程语言中的作用域。

Nginx的配置段主要有以下几项：

1. main配置段：全局配置段。
2. event：定义event模型工作特性。
3. http{}：定义http协议相关的配置。

配置文件主要由简单指令和块指令构成。简单指令由名称和用空格分隔的参数组成，并以分号（;）结尾。块指令与简单指令具有相同的结构，但它不是以分号结尾，而是以一组用大括号（{和}）括起来的其他指令结尾。如果块指令可以在大括号内包含其他指令，则称为上下文（例如：events、http、server和location）。

基本命令

掌握了配置文件结构后，我们来看看如何控制Nginx：

启动Nginx：
要启动Nginx，只需运行可执行文件：

nginx

控制运行中的Nginx实例：
启动Nginx后，可以通过使用-s参数调用可执行文件来控制它：

nginx -s signal

其中信号可以是以下之一：

• stop — 快速关闭
• quit — 优雅关闭
• reload — 重新加载配置文件
• reopen — 重新打开日志文件

例如，要优雅地停止Nginx进程（等待工作进程完成当前请求的服务），可以执行：

nginx -s quit

也可以使用Unix工具（如kill实用程序）向Nginx进程发送信号。例如，如果主进程ID为1628，要发送QUIT信号导致Nginx优雅关闭，请执行：

kill -s QUIT 1628

要获取所有正在运行的Nginx进程的列表，可以使用ps实用程序：

ps -ax | grep nginx

实战示例：配置一个静态Web服务器

理论说了这么多，让我们来动手配置一个实际的静态Web服务器。

创建静态内容

首先，创建两个目录来存放我们的静态内容：

mkdir -p /data/www
mkdir -p /data/images

在/data/www目录中创建一个index.html文件，并添加一些简单的HTML内容。同时，在/data/images目录中放置一些图片文件。

配置Nginx

接下来，编辑Nginx配置文件，设置http块内的server块以及两个location块：

http {
    server {
        location / {
            root /data/www;
        }

        location /images/ {
            root /data;
        }
    }
}

这个配置做了以下事情：

1. 定义一个处理HTTP请求的虚拟服务器。
2. 对于URI以/images/开头的请求，服务器将从/data/images目录发送文件。例如，请求https://127.0.0.1/images/example.png将发送文件/data/images/example.png。
3. 对于其他请求，它们将映射到/data/www目录。例如，请求https://127.0.0.1/some/example.html将发送文件/data/www/some/example.html。

应用配置

要应用新配置，如果尚未启动Nginx，请启动它；或者如果Nginx已在运行，通过执行以下命令向Nginx的主进程发送reload信号：

nginx -s reload

如果某些内容无法按预期工作，可以尝试在/usr/local/nginx/logs或/var/log/nginx目录中的access.log和error.log文件中查找原因。

进阶配置：反向代理服务器

Nginx的另一个常见用途是作为反向代理服务器。这意味着它接收请求，将请求传递给代理服务器，从中检索响应并将其发送给客户端。

配置后端服务器

首先，我们通过向Nginx的配置文件添加另一个server块来定义一个代理服务器：

server {
    listen 8080;
    root /data/up1;

    location / {
    }
}

这是一个监听端口8080的简单服务器，它将所有请求映射到本地文件系统上的/data/up1目录。创建此目录并将index.html文件放入其中。

配置代理服务器

接下来，修改之前的服务器配置，使其成为代理服务器配置：

server {
    location / {
        proxy_pass https://127.0.0.1:8080;
    }

    location ~ \.(gif|jpg|png)$ {
        root /data/images;
    }
}

这个配置做了以下事情：

1. 在第一个location块中，使用proxy_pass指令指定代理服务器的协议、名称和端口（在本例中为https://127.0.0.1:8080）。
2. 第二个location块使用正则表达式匹配所有以.gif、.jpg或.png结尾的URI。相应的请求将映射到/data/images目录。

高级功能：负载均衡

Nginx还支持负载均衡，可以将流量分发到多个后端服务器。Nginx支持多种负载均衡算法，如轮询、权重、ip_hash等。

配置负载均衡

以下是一个负载均衡的配置示例：

upstream backend_servers {
    server 192.168.1.100:8080;
    server 192.168.1.101:8080;
}

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://backend_servers;
    }
}

在这个配置中：

1. upstream块定义了一组后端服务器。
2. Nginx会将进入的请求按照轮询算法分发到这些服务器。
3. 你还可以为不同的服务器指定权重，使某些服务器处理更多的请求。

负载均衡策略

Nginx支持多种负载均衡策略：

• 轮询：默认方式，逐一转发，适用于无状态请求。
• weight(权重)：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。
• ip_hash：根据客户端的ip地址转发同一台服务器，可以保持会话。
• least_conn：最少连接访问。
• fair：根据后端服务器响应时间转发请求。

性能优化技巧

调整工作进程

在Nginx配置中，有几个与性能相关的重要参数：

worker_processes auto;
worker_connections 1024;

• worker_processes：指定Nginx进程数，建议按照CPU核心数目来指定，一般为它的倍数。例如，对于2个四核的CPU，可以设置为8。设置为auto表示自动调整到可用CPU核心的数量。
• worker_connections：设置单个worker进程所能够处理的最大并发连接数量。

启用Gzip压缩

启用Gzip压缩可以减少传输数据量，提高响应速度：

gzip on;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

启用缓存

对于静态资源，可以设置缓存头，减少客户端重复请求：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
    expires 30d;
    add_header Cache-Control "public, immutable";
}

故障排除

当Nginx配置出现问题时，可以查看日志文件来定位问题：

• 错误日志：通常在/usr/local/nginx/logs或/var/log/nginx目录中的error.log文件。
• 访问日志：在相同目录下的access.log文件，记录所有客户端请求。

Nginx提供了不同日志级别：debug | info | notice | warn | error | crit | alert | emerg。若要使用debug级别，需要在编译Nginx时使用--with-debug选项。

总结

通过本教程，你已经了解了Nginx的基本概念、安装方法、配置文件结构，并学会了如何配置静态Web服务器、反向代理和负载均衡。你还学习了一些性能优化技巧和故障排除方法。

Nginx的强大之处远不止于此——它还可以实现动静分离、高可用性、SSL终端代理等高级功能。但掌握了本教程的基础知识后，你已经具备了进一步探索的能力。

记住，Nginx的配置是一个渐进的过程，不要期望一开始就完美。从简单的配置开始，逐步测试和调整，你很快就会熟练驾驭这个强大的Web服务器。

Nginx配置文件的核心结构，就像搭积木一样简单。首先，main全局配置是基础；接着，events块定义连接处理方式；然后，在http块内，可以定义一个或多个server虚拟主机；每个server中又可以包含多个location来处理特定请求。