中高级运维工程师运维面试题（二）之NGINX

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文章标签：运维 nginx 负载均衡网络

于 2024-12-12 18:25:59 首次发布

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往期回顾

中高级运维工程师运维面试题（一）之JVM

前言

NGINX 是目前使用广泛的高性能 Web 服务器和反向代理服务器，也是面试中经常被问及的技术点之一。本文将整理一些中高级运维工程师在面试中常遇到的 NGINX 相关问题，并提供详细的解答。内容包括基础知识、高级配置、性能优化、安全性等方面，旨在帮助读者深入掌握 NGINX 的核心功能与运维技巧。

基础知识

1. 什么是 NGINX？

问题：请简要说明 NGINX 的作用及常见使用场景。

答案：

NGINX 是一个开源的高性能 HTTP 和反向代理服务器，同时也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。它以高并发、高稳定性和低资源占用著称。

常见的使用场景包括：

HTTP 服务器：提供静态文件服务（HTML、CSS、JS、图片等）。
反向代理：将客户端请求转发到后端服务器，同时具备负载均衡功能。
缓存服务：使用代理缓存加速客户端的访问速度。
API 网关：处理 API 请求，提供路由、限流等功能。
负载均衡器：分发请求到多台后端服务器，支持多种算法（如轮询、IP 哈希等）。

2. NGINX 的基本架构是怎样的？

问题：NGINX 的架构如何设计以支持高并发？

答案：

NGINX 采用了事件驱动架构，基于异步非阻塞 I/O 模型设计，能够有效处理高并发请求。主要特点如下：

主从架构：
- 主进程负责管理工作进程（启动、停止、热加载等）。
- 工作进程负责处理客户端请求。
事件驱动：
- 每个工作进程使用单线程模型，通过 epoll/kqueue 等 I/O 多路复用机制管理大量连接。
非阻塞 I/O：
- 避免了阻塞操作对性能的影响，提升了资源利用率。

3. 如何配置 NGINX 以支持 HTTPS？

问题：简述在 NGINX 中启用 HTTPS 所需的配置步骤。

答案：

在 NGINX 中启用 HTTPS 的步骤如下：

获取 SSL 证书和私钥：可以通过购买、申请 Let’s Encrypt 或自签名生成。
修改配置文件：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name example.com;

    ssl_certificate /path/to/cert.pem;
    ssl_certificate_key /path/to/key.pem;

    location / {
        root /var/www/html;
        index index.html;
    }
}

重启服务：检查配置文件语法并重启 NGINX。

nginx -t
systemctl reload nginx

高级配置

4. 如何配置 NGINX 的负载均衡？

问题：请描述 NGINX 实现负载均衡的配置方法及常见算法。

答案：

NGINX 支持多种负载均衡算法，包括轮询（默认）、IP 哈希、权重等。

基本配置：

upstream backend {
    server 192.168.0.101;
    server 192.168.0.102;
    server 192.168.0.103;
}

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

指定算法：

轮询（默认）：请求依次分发到后端服务器。
权重（weight）：按权重分发请求。

upstream backend {
    server 192.168.0.101 weight=3;
    server 192.168.0.102 weight=2;
    server 192.168.0.103 weight=1;
}

IP 哈希（ip_hash）：根据客户端 IP 选择后端服务器，适用于会话保持。

upstream backend {
    ip_hash;
    server 192.168.0.101;
    server 192.168.0.102;
}

5. 如何实现 URL 重写和重定向？

问题：解释 NGINX 中 rewrite 指令的使用方法。

答案：

URL 重写：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        rewrite ^/old-path/(.*)$ /new-path/$1 permanent;
    }
}

重定向：

server {
    listen 80;
    server_name old.example.com;

    return 301 https://new.example.com$request_uri;
}

6. 如何配置 NGINX 的缓存？

问题：请简述 NGINX 的缓存配置及其作用。

答案：

启用缓存：使用 proxy_cache 指令设置缓存。

http {
    proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g;

    server {
        location / {
            proxy_cache my_cache;
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

作用：
- 减轻后端服务器压力。
- 提高响应速度。

性能优化

7. 如何优化 NGINX 的并发性能？

问题：列举提升 NGINX 性能的常用方法。

答案：

增大 worker 进程数量：根据 CPU 核心数配置。

worker_processes auto;

优化连接处理：

worker_connections 10240;
use epoll;

开启 Gzip 压缩：

gzip on;
gzip_types text/plain application/json;

使用缓存：如前文所述。

安全性

8. 如何保护 NGINX 服务的安全性？

问题：简述 NGINX 的常用安全策略。

答案：

限制访问：

location /admin {
    allow 192.168.0.0/24;
    deny all;
}

防止点击劫持：

add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;

隐藏版本信息：

server_tokens off;

启用 HTTPS：前文已述。

常见问题排查

9. 如何解决 502 Bad Gateway 错误？

问题：502 错误的常见原因有哪些？

答案：

后端服务不可用：检查后端服务器状态。
连接超时：增大 proxy_connect_timeout 和 proxy_read_timeout。
权限问题：确保 NGINX 有权限访问后端服务。

10. 如何查看和分析 NGINX 的日志？

问题：如何使用日志定位问题？

答案：

日志路径：

error_log /var/log/nginx/error.log;
access_log /var/log/nginx/access.log;

日志分析工具：使用 goaccess 或其他工具分析访问日志。

结语

本文通过问题与答案的形式，系统地讲解了 NGINX 的基础知识、常见配置、性能优化和安全性等内容，希望对中高级运维工程师的面试有所帮助。如果对内容有疑问或补充，欢迎交流探讨！