Nginx配置

一、nginx配置相关概念

Nginx的代码是由一个核心和一系列的模块组成, 核心主要用于提供Web Server的基本功能，以及Web和Mail反向代理的功能；还用于启用网络协议，创建必要的运行时环境以及确保不同的模块之间平滑地进行交互。不过，大多跟协议相关的功能和某应用特有的功能都是由nginx的模块实现的。这些功能模块大致可以分为事件模块、阶段性处理器、输出过滤器、变量处理器、协议、upstream和负载均衡几个类别，这些共同组成了nginx的http功能。事件模块主要用于提供OS独立的(不同操作系统的事件机制有所不同)事件通知机制如kqueue或epoll等。协议模块则负责实现nginx通过http、tls/ssl、smtp、pop3以及imap与对应的客户端建立会话。

Nginx的核心模块为Main和Events，此外还包括标准HTTP模块、可选HTTP模块和邮件模块，其还可以支持诸多第三方模块。Main用于配置错误日志、进程及权限等相关的参数，Events用于配置IO模型，如epoll、kqueue、select或poll等，它们是必备模块。

Nginx的主配置文件由几个段组成，这个段通常也被称为nginx的上下文，每个段的定义格式如下所示。需要注意的是，其每一个指令都必须使用分号(;)结束，否则为语法错误。

<section> {
   <directive> <parameters>;
}

配置文件结构：

user                              nobody nobody;
worker_processes                  4;
worker_rlimit_nofile              51200;

error_log                         logs/error.log  notice;

pid                               /var/run/nginx.pid;

events {
  use                             epoll;
  worker_connections              51200;
}

http {               
    
      http服务的相关配置

    
   upstream tomcat {      实现负载均衡
    }

  server {

       location / {
       ｝
 
  ｝

二、各服务模块配置（模块中均给出重要参数）

1、配置main、Events模块

2、HTTP相关配置

3、虚拟服务器相关配置

4、location相关的配置

5、反向代理

6、负载均衡

7、反向代理性能优化

8、压缩

9、nginx限速配置

1、配置main模块和event模块

#user  nobody; 
worker_processes  1;
#error_log  logs/error.log; 
#error_log  logs/error.log  notice;  
#error_log  logs/error.log  info;
pid       /var/run/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 65535;
events {
    use epoll;
    worker_connections  1024; 
}

1.1.1 error_log

用于配置错误日志，可用于main、http、server及location上下文中；语法格式为：

error_log file | stderr [ debug | info | notice | warn | error | crit | alert | emerg ]

如果在编译nginx时使用了--with-debug选项，还可以使用如下格式打开调试功能。

error_log LOGFILE [debug_core | debug_alloc | debug_mutex | debug_event | debug_http | debug_imap];

要禁用错误日志，不能使用“error_log off;”，而要使用类似如下选项：

error_log /dev/null crit;

1.1.2 timer_resolution

用于降低gettimeofday()系统调用的次数。默认情况下，每次从kevent()、epoll、/dev/poll、select()或poll()返回时都会执行此系统调用。语法格式为：

timer_resolution interval

例如：

timer_resolution  100ms;

1.1.3 worker_cpu_affinity

通过sched_setaffinity()将worker绑定至CPU上，只能用于main上下文。语法格式为：

worker_cpu_affinity cpumask ...

例如：
worker_processes     4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;

1.1.4 worker_priority

为worker进程设定优先级(指定nice值)，此参数只能用于main上下文中，默认为0；语法格式为：

worker_priority number

1.1.5 worker_processes

worker进程是单线程进程。如果Nginx用于CPU密集型的场景中，如SSL或gzip，且主机上的CPU个数至少有2个，那么应该将此参数值设定为与CPU核心数相同；如果Nginx用于大量静态文件访问的场景中，且所有文件的总大小大于可用内存时，应该将此参数的值设定得足够大以充分利用磁盘带宽。

此参数与Events上下文中的work_connections变量一起决定了maxclient的值：
maxclients = work_processes * work_connections

1.1.6 worker_rlimit_nofile

设定worker进程所能够打开的文件描述符个数的最大值。语法格式：

worker_rlimit_nofile number

2.2 配置Events模块

2.2.1 worker_connections

设定每个worker所处理的最大连接数，它与来自main上下文的worker_processes一起决定了maxclients的值。

max clients = worker_processes * worker_connections

而在反向代理场景中，其计算方法与上述公式不同，因为默认情况下浏览器将打开2个连接，而nginx会为每一个连接打开2个文件描述符，因此，其maxclients的计算方法为：

max clients = worker_processes * worker_connections

示例：

user nginx;
# the load is CPU-bound and we have 16 cores
worker_processes 16;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /var/run/nginx.pid;

events {
    use epoll;
    worker_connections 2048;
}

2、http服务的相关配置

http上下文专用于配置用于http的各模块，此类指令非常的多，每个模块都有其专用指定，具体请参数nginx官方wiki关于模块部分的说明。大体上来讲，这些模块所提供的配置指令还可以分为如下几个类别。

客户端类指令：如client_body_buffer_size、client_header_buffer_size、client_header_timeout和keepalive_timeout等；
文件IO类指令：如aio、directio、open_file_cache、open_file_cache_min_uses、open_file_cache_valid和sendfile等；
hash类指令：用于定义Nginx为某特定的变量分配多大的内存空间，如types_hash_bucket_size、server_names_hash_bucket_size和variables_hash_bucket_size等；
套接字类指令：用于定义Nginx如何处理tcp套接字相关的功能，如tcp_nodelay(用于keepalive功能启用时)和tcp_nopush(用于sendfile启用时)等；

3、虚拟服务器相关配置

server {
    <directive> <parameters>;
}

用于定义虚拟服务器相关的属性，常见的指令有backlog、rcvbuf、bind及sndbuf等。

4、location相关的配置

location [modifier] uri {...} 或 location @name {…}

通常用于server上下文中，用于设定某URI的访问属性。location可以嵌套。

The prefix "@" specifies a named location. Such locations are not used during normal processing of requests, they are intended only to process internally redirected requests (see error_page, try_files). 如下面关于memcached的相关配置。

server {
  location / {
    set $memcached_key $uri;
    memcached_pass     name:11211;
    default_type       text/html;
    error_page         404 @fallback;
  }
 
  location @fallback {
    proxy_pass http://backend;
  }
}

5、反向代理

Nginx通过proxy模块实现反向代理功能。在作为web反向代理服务器时，nginx负责接收客户请求，并能够根据URI、客户端参数或其它的处理逻辑将用户请求调度至上游服务器上(upstream server)。nginx在实现反向代理功能时的最重要指令为proxy_pass，它能够将location定义的某URI代理至指定的上游服务器(组)上。如下面的示例中，location的/uri将被替换为上游服务器上的/newuri。

    location /uri {
        proxy_pass http://www.magedu.com:8080/newuri;}
    

不过，这种处理机制中有两个例外。一个是如果location的URI是通过模式匹配定义的，其URI将直接被传递至上游服务器，而不能为其指定转换的另一个URI。例如下面示例中的/forum将被代理为http://www.magedu.com/forum。location ~ ^/bbs {
        proxy_pass http://www.magedu.com;}

第二个例外是，如果在loation中使用的URL重定向，那么nginx将使用重定向后的URI处理请求，而不再考虑上游服务器上定义的URI。如下面所示的例子中，传送给上游服务器的URI为/index.php?page=<match>，而不是/index。

    location / {
        rewrite /(.*)$ /index.php?page=$1 break;
        proxy_pass http://localhost:8080/index;}

proxy模块的可用配置指令非常多，它们分别用于定义proxy模块工作时的诸多属性，如连接超时时长、代理时使用http协议版本等。下面对常用的指令做一个简单说明。

proxy_connect_timeout：nginx将一个请求发送至upstream server之前等待的最大时长；
proxy_cookie_domain：将upstream server通过Set-Cookie首部设定的domain属性修改为指定的值，其值可以为一个字符串、正则表达式的模式或一个引用的变量；
proxy_cookie_path: 将upstream server通过Set-Cookie首部设定的path属性修改为指定的值，其值可以为一个字符串、正则表达式的模式或一个引用的变量；
proxy_hide_header：设定发送给客户端的报文中需要隐藏的首部；
proxy_pass：指定将请求代理至upstream server的URL路径；
proxy_set_header：将发送至upsream server的报文的某首部进行重写；
proxy_redirect：重写location并刷新从upstream server收到的报文的首部；
proxy_send_timeout：在连接断开之前两次发送至upstream server的写操作的最大间隔时长；
proxy_read_timeout：在连接断开之前两次从接收upstream server接收读操作的最大间隔时长；

如下面的一个示例：
    proxy_redirect off;
    proxy_set_header Host $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    client_max_body_size 10m;
    client_body_buffer_size 128k;
    proxy_connect_timeout 30;
    proxy_send_timeout 15;
    proxy_read_timeout 15;

6、反向代理后，往往还需要做负载均衡，需要对后端服务器做负载均衡

负载均衡用到了  upstram模块

upstream模块常用的指令有：
ip_hash：基于客户端IP地址完成请求的分发，它可以保证来自于同一个客户端的请求始终被转发至同一个upstream服务器；
keepalive：每个worker进程为发送到upstream服务器的连接所缓存的个数；
least_conn：最少连接调度算法；
server：定义一个upstream服务器的地址，还可包括一系列可选参数，如：
    weight：权重；
    max_fails：最大失败连接次数，失败连接的超时时长由fail_timeout指定；
    fail_timeout：等待请求的目标服务器发送响应的时长；
    backup：用于fallback的目的，所有服务均故障时才启动此服务器；
    down：手动标记其不再处理任何请求；

例如：
    upstream backend {
      server www.magedu.com weight=5;
      server www2.magedu.com:8080       max_fails=3  fail_timeout=30s;
    }

upstream模块的负载均衡算法主要有三种，轮调(round-robin)、ip哈希(ip_hash)和最少连接(least_conn)三种。

此外，upstream模块也能为非http类的应用实现负载均衡，如下面的示例定义了nginx为memcached服务实现负载均衡之目的。

    upstream memcachesrvs {
        server 172.16.100.6:11211;
        server 172.16.100.7:11211;
    }
    
    server {
        location / {
        set $memcached_key "$uri?$args";
        memcached_pass memcachesrvs;
        error_page 404 = @fallback;
        }
    
        location @fallback {
                proxy_pass http://127.0.0.1:8080;}
    }

7、反向代理性能优化

缓冲区设定

nginx在默认情况下在将其响应给客户端之前会尽可能地接收来upstream服务器的响应报文，它会将这些响应报文存暂存于本地并尽量一次性地响应给客户端。然而，在来自于客户端的请求或来自upsteam服务器的响应过多时，nginx会试图将之存储于本地磁盘中，这将大大降低nginx的性能。因此，在有着更多可用内存的场景中，应该将用于暂存这些报文的缓冲区调大至一个合理的值。

proxy_buffer_size size：设定用于暂存来自于upsteam服务器的第一个响应报文的缓冲区大小；
proxy_buffering on|off：启用缓冲upstream服务器的响应报文，否则，如果proxy_max_temp_file_size指令的值为0，来自upstream服务器的响应报文在接收到的那一刻将同步发送至客户端；一般情况下，启用proxy_buffering并将proxy_max_temp_file_size设定为0能够启用缓存响应报文的功能，并能够避免将其缓存至磁盘中；
proxy_buffers 8 4k|8k：用于缓冲来自upstream服务器的响应报文的缓冲区大小；

缓存

nginx做为反向代理时，能够将来自upstream的响应缓存至本地，并在后续的客户端请求同样内容时直接从本地构造响应报文。

proxy_cache zone|off：定义一个用于缓存的共享内存区域，其可被多个地方调用；缓存将遵从upstream服务器的响应报文首部中关于缓存的设定，如 "Expires"、"Cache-Control: no-cache"、 "Cache-Control: max-age=XXX"、"private"和"no-store" 等，但nginx在缓存时不会考虑响应报文的"Vary"首部。为了确保私有信息不被缓存，所有关于用户的私有信息可以upstream上通过"no-cache" or "max-age=0"来实现，也可在nginx设定proxy_cache_key必须包含用户特有数据如$cookie_xxx的方式实现，但最后这种方式在公共缓存上使用可能会有风险。因此，在响应报文中含有以下首部或指定标志的报文将不会被缓存。
    Set-Cookie
    Cache-Control containing "no-cache", "no-store", "private", or a "max-age" with a non-numeric or 0 valueExpires with a time in the past
    X-Accel-Expires: 0
proxy_cache_key：设定在存储及检索缓存时用于“键”的字符串，可以使用变量为其值，但使用不当时有可能会为同一个内容缓存多次；另外，将用户私有信息用于键可以避免将用户的私有信息返回给其它用户；
proxy_cache_lock：启用此项，可在缓存未命令中阻止多个相同的请求同时发往upstream，其生效范围为worker级别；
proxy_cache_lock_timeout：proxy_cache_lock功能的锁定时长；
proxy_cache_min_uses：某响应报文被缓存之前至少应该被请求的次数；
proxy_cache_path：定义一个用记保存缓存响应报文的目录，及一个保存缓存对象的键及响应元数据的共享内存区域(keys_zone=name:size)，其可选参数有：
    levels：每级子目录名称的长度，有效值为1或2，每级之间使用冒号分隔，最多为3级；
    inactive：非活动缓存项从缓存中剔除之前的最大缓存时长；
    max_size：缓存空间大小的上限，当需要缓存的对象超出此空间限定时，缓存管理器将基于LRU算法对其进行清理；
    loader_files：缓存加载器(cache_loader)的每次工作过程最多为多少个文件加载元数据；
    loader_sleep：缓存加载器的每次迭代工作之后的睡眠时长；
    loader_threashold：缓存加载器的最大睡眠时长；
    例如：  proxy_cache_path  /data/nginx/cache/one    levels=1      keys_zone=one:10m;
            proxy_cache_path  /data/nginx/cache/two    levels=2:2    keys_zone=two:100m;
            proxy_cache_path  /data/nginx/cache/three  levels=1:1:2  keys_zone=three:1000m;
proxy_cache_use_stale：在无法联系到upstream服务器时的哪种情形下(如error、timeout或http_500等)让nginx使用本地缓存的过期的缓存对象直接响应客户端请求；其格式为：
    proxy_cache_use_stale error | timeout | invalid_header | updating | http_500 | http_502 | http_503 | http_504 | http_404 | off 
proxy_cache_valid [ code ...] time：用于为不同的响应设定不同时长的有效缓存时长，例如：proxy_cache_valid  200 302  10m;
proxy_cache_methods [GET HEAD POST]：为哪些请求方法启用缓存功能；
proxy_cache_bypass string：设定在哪种情形下，nginx将不从缓存中取数据；例如：
     proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
     proxy_cache_bypass $http_pragma $http_authorization;

8、压缩

nginx将响应报文发送至客户端之前可以启用压缩功能，这能够有效地节约带宽，并提高响应至客户端的速度。通常编译nginx默认会附带gzip压缩的功能，因此，可以直接启用之。

http {
    gzip on;
    gzip_http_version 1.0;
    gzip_comp_level 2;
    gzip_types text/plain text/css application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript application/javascript application/json;
    gzip_disable msie6;
}

gzip_proxied指令可以定义对客户端请求哪类对象启用压缩功能，如“expired”表示对由于使用了expire首部定义而无法缓存的对象启用压缩功能，其它可接受的值还有“no-cache”、“no-store”、“private”、“no_last_modified”、“no_etag”和“auth”等，而“off”则表示关闭压缩功能。

9、nginx限速配置

nginx的限速功能通过limit_zone、limit_conn和limit_rate指令进行配置。首先需要在http上下文配置一个limit_zone，然后在需要的地方使用limit_conn和limit_rate 进行限速设置。下面是一个简单的例子。

http {

  limit_zone  first  $binary_remote_addr  10m;

  server {
    location /downloads/ {
      limit_conn   first  1;
      limit_rate 50k;
    }
  }
}

说明:
limit_zone：语法格式“limit_req_zone $variable zone=name:size rate=rate;”，实现针对每个IP定义一个存储session状态的容器。这个示例中定义了一个名叫first的10m大小的容器，这个名字会在后面的limit_conn中使用。
limit_conn first 1; 限制在first中记录状态的每个IP只能发起一个并发连接。
limit_rate 50k; 对每个连接限速50k. 注意，这里是对连接限速，而不是对IP限速。如果一个IP允许三个并发连接，那么这个IP就是限速为limit_rate×3，在设置的时候要根据自己的需要做设置调整，要不然会达不到自己希望的目的。



限制连接数的配置如下所示。

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m;

server {
    ...
    limit_conn perip 10;
    limit_conn perserver 100;
}

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