001-nginx基礎

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1. 基礎知識 1.1 基本配置 main # 全局配置 events { # nginx 工作模式配置 } http { # http 設置 .... server { # 伺服器主機配置 .... location { # 路由配置 .... } location path { .... } l ...


1. 基礎知識

1.1 基本配置

main                                # 全局配置

events {                            # nginx 工作模式配置
}

http {                                # http 設置
    ....
    server {                        # 伺服器主機配置
        ....
        location {                    # 路由配置
            ....
        }
        location path {
            ....
        }
        location otherpath {
            ....
        }
    }

    server {
        ....
        location {
            ....
        }
    }

    upstream name {                    # 負載均衡配置
        ....
    }
}

如果想要生成 nginx 規範配置，可以參考nginxconfig.io

下麵是 nginx 一些配置中常用的內置全局變數，你可以在配置的任何位置使用它們。

變數名 功能
$host 請求信息中的 Host，如果請求中沒有 Host 行，則等於設置的伺服器名
$request_method 客戶端請求類型，如 GET、POST
$remote_addr 客戶端的 IP 地址
$args 請求中的參數
$content_length 請求頭中的 Content-length 欄位
$http_user_agent 客戶端 agent 信息
$http_cookie 客戶端 cookie 信息
$remote_addr 客戶端的 IP 地址
$remote_port 客戶端的埠
$server_protocol 請求使用的協議，如 HTTP/1.0、HTTP/1.1\
$server_addr 伺服器地址
$server_name 伺服器名稱
$server_port 伺服器的埠號

1.2 location 匹配規則

語法規則：location [=|~|~*|^~] /uri/ { … }

模式 含義
location = /uri = 表示精確匹配，只有完全匹配上才能生效
location ^~ /uri ^~ 開頭對 URL 路徑進行首碼匹配，並且在正則之前。
location ~ pattern 開頭表示區分大小寫的正則匹配
location ~* pattern 開頭表示不區分大小寫的正則匹配
location /uri 不帶任何修飾符，也表示首碼匹配，但是在正則匹配之後
location / 通用匹配，任何未匹配到其它 location 的請求都會匹配到，相當於 switch 中的 default

首碼匹配時，Nginx 不對 url 做編碼，因此請求為 /static/20%/aa，可以被規則 ^~ /static/ /aa 匹配到（註意是空格）

多個 location 配置的情況下匹配順序為:

  • 首先精確匹配 =
  • 其次首碼匹配 ^~
  • 其次是按文件中順序的正則匹配
  • 然後匹配不帶任何修飾的首碼匹配。
  • 最後是交給 / 通用匹配
  • 當有匹配成功時候，停止匹配，按當前匹配規則處理請求

意：首碼匹配，如果有包含關係時，按最大匹配原則進行匹配。比如在首碼匹配：location /dir01 與 location /dir01/dir02，如有請求 http://localhost/dir01/dir02/file 將最終匹配到 location /dir01/dir02

例子，有如下匹配規則：

location = / {
   echo "規則 A";
}
location = /login {
   echo "規則 B";
}
location ^~ /static/ {
   echo "規則 C";
}
location ^~ /static/files {
    echo "規則 X";
}
location ~ \.(gif|jpg|png|js|css)$ {
   echo "規則 D";
}
location ~* \.png$ {
   echo "規則 E";
}
location /img {
    echo "規則 Y";
}
location / {
   echo "規則 F";
}

那麼產生的效果如下：

  • 訪問根目錄 /，比如 http://localhost/ 將匹配 規則 A
  • 訪問 http://localhost/login 將匹配 規則 B，http://localhost/register 則匹配 規則 F
  • 訪問 http://localhost/static/a.html 將匹配 規則 C
  • 訪問 http://localhost/static/files/a.exe 將匹配 規則 X，雖然 規則 C 也能匹配到，但因為最大匹配原則，最終選中了 規則 X。你可以測試下，去掉規則 X ，則當前 URL 會匹配上 規則 C。
  • 訪問 http://localhost/a.gif, http://localhost/b.jpg 將匹配 規則 D 和 規則 E ，但是 規則 D 順序優先，規則 E 不起作用，而 http://localhost/static/c.png 則優先匹配到 規則 C
  • 訪問 http://localhost/a.PNG 則匹配 規則 E ，而不會匹配 規則 D ，因為 規則 E 不區分大小寫。
  • 訪問 http://localhost/img/a.gif 會匹配上 規則 D, 雖然 規則 Y 也可以匹配上，但是因為正則匹配優先，而忽略了 規則 Y。
  • 訪問 http://localhost/img/a.tiff 會匹配上 規則 Y。

訪問 http://localhost/category/id/1111 則最終匹配到規則 F ，因為以上規則都不匹配，這個時候應該是 Nginx 轉發請求給後端應用伺服器，比如 FastCGI（php），tomcat（jsp），Nginx 作為反向代理伺服器存在。

理解 Nginx 中 Server 和 Location 的匹配邏輯

1.3 nginx 日誌

Nginx 日誌主要有兩種：access_log(訪問日誌) 和 error_log(錯誤日誌)。

1.3.1 access_log 訪問日誌

access_log 主要記錄客戶端訪問 Nginx 的每一個請求，格式可以自定義。通過 access_log 你可以得到用戶地域來源、跳轉來源、使用終端、某個 URL 訪問量等相關信息。

nginx log 文件預設地址 /var/log/nginx/;

log_format 指令用於定義日誌的格式，語法: log_format name string; 其中 name 表示格式名稱，string 表示定義的格式字元串。log_format 有一個預設的無需設置的組合日誌格式。

預設的無需設置的組合日誌格式

log_format combined '$remote_addr - $remote_user  [$time_local]  '
                    ' "$request"  $status  $body_bytes_sent  '
                    ' "$http_referer"  "$http_user_agent" ';

access_log 指令用來指定訪問日誌文件的存放路徑（包含日誌文件名）、格式和緩存大小，語法：access_log path [format_name [buffer=size | off]]; 其中 path 表示訪問日誌存放路徑，format_name 表示訪問日誌格式名稱，buffer 表示緩存大小，off 表示關閉訪問日誌。

log_format 使用示例：在 access.log 中記錄客戶端 IP 地址、請求狀態和請求時間

log_format myformat '$remote_addr  $status  $time_local';
access_log logs/access.log  myformat;

需要註意的是：log_format 配置必須放在 http 內，否則會出現警告。Nginx 進程設置的用戶和組必須對日誌路徑有創建文件的許可權，否則，會報錯。

定義日誌使用的欄位及其作用：

欄位 作用
$remote_addr 與 $http_x_forwarded_for 記錄客戶端 IP 地址
$remote_user 記錄客戶端用戶名稱
$request 記錄請求的 URI 和 HTTP 協議
$status 記錄請求狀態
$body_bytes_sent 發送給客戶端的位元組數，不包括響應頭的大小
$bytes_sent 發送給客戶端的總位元組數
$connection 連接的序列號
$connection_requests 當前通過一個連接獲得的請求數量
$msec 日誌寫入時間。單位為秒，精度是毫秒
$pipe 如果請求是通過 HTTP 流水線 (pipelined) 發送，pipe 值為“p”，否則為“.”
$http_referer 記錄從哪個頁面鏈接訪問過來的
$http_user_agent 記錄客戶端瀏覽器相關信息
$request_length 請求的長度（包括請求行，請求頭和請求正文）
$request_time 請求處理時間，單位為秒，精度毫秒
$time_iso8601 ISO8601 標準格式下的本地時間
$time_local 記錄訪問時間與時區

1.3.2 error_log 錯誤日誌

error_log 主要記錄客戶端訪問 Nginx 出錯時的日誌，格式不支持自定義。通過查看錯誤日誌，你可以得到系統某個服務或 server 的性能瓶頸等。因此，將日誌利用好，你可以得到很多有價值的信息。

error_log 指令用來指定錯誤日誌，語法: error_log path [level]; 其中 path 表示錯誤日誌存放路徑，level 表示錯誤日誌等級，日誌等級包括 debug、info、notice、warn、error、crit、alert、emerg，從左至右，日誌詳細程度逐級遞減，即 debug 最詳細，emerg 最少，預設為 error。

註意：error_log off 並不能關閉錯誤日誌記錄，此時日誌信息會被寫入到文件名為 off 的文件當中。如果要關閉錯誤日誌記錄，可以使用如下配置：

Linux 系統把存儲位置設置為空設備

error_log /dev/null;

http {
    # ...
}

Windows 系統把存儲位置設置為空設備

error_log nul;

http {
    # ...
}

另外 Linux 系統可以使用 tail 命令方便的查閱正在改變的文件, tail -f filename 會把 filename 里最尾部的內容顯示在屏幕上, 並且不斷刷新, 使你看到最新的文件內容。Windows 系統沒有這個命令，你可以在網上找到動態查看文件的工具。

1.4 nginx 負載均衡

Upstream 指定後端伺服器地址列表，在 server 中攔截響應請求，並將請求轉發到 Upstream 中配置的伺服器列表。

upstream balanceServer {
    server 10.1.22.33:12345;
    server 10.1.22.34:12345;
    server 10.1.22.35:12345;
}

server {
    server_name  fe.server.com;
    listen 80;
    location /api {
    	### 轉發到指定伺服器或url
        proxy_pass http://balanceServer;
    }
}

上面的配置只是指定了 nginx 需要轉發的服務端列表，並沒有指定分配策略。

預設情況下採用的是輪詢策略，將所有客戶端請求輪詢分配給服務端。這種策略是可以正常工作的，但是如果其中某一臺伺服器壓力太大，出現延遲，會影響所有分配在這台伺服器下的用戶。

1.5 nginx 常用命令

# 快速關閉 Nginx，可能不保存相關信息，並迅速終止 web 服務
nginx -s stop
# 平穩關閉 Nginx，保存相關信息，有安排的結束 web 服務
nginx -s quit
# 因改變了 Nginx 相關配置，需要重新載入配置而重載
nginx -s reload
# 重新打開日誌文件
nginx -s reopen
# 為 Nginx 指定一個配置文件，來代替預設的
nginx -c filename
# 不運行，而僅僅測試配置文件。nginx 將檢查配置文件的語法的正確性，並嘗試打開配置文件中所引用到的文件
nginx -t
#  顯示 nginx 的版本
nginx -v
# 顯示 nginx 的版本，編譯器版本和配置參數
nginx -V
# 格式換顯示 nginx 配置參數
2>&1 nginx -V | xargs -n1
2>&1 nginx -V | xargs -n1 | grep lua

2. 反向代理

location / {  
    ### 反向代理的地址
    proxy_pass http://localhost:8080/web/;  
    #以下三個proxy_set_header配置項是重點  
    proxy_set_header Host $host;  
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;  
}

proxy_set_header：讓後端伺服器能獲取到前端用戶真實IP，而不只是代理伺服器的IP。配置示例如下（還需將後端Apache日誌格式中的%h替換為%{X-Real-IP}i）：

client_body_buffer_size：客戶端請求主體緩衝區大小

proxy_connect_timeout：代理伺服器和後端真實伺服器握手連接超時時間

proxy_send_timeout：後端伺服器回傳數據給Nginx的時間，需要在設置的時間範圍內發送完所有數據，否則Nginx將斷開連接

proxy_read_timeout：代理伺服器和後端伺服器連接成功後，等待後端伺服器響應時間

3. 負載均衡

3.1 常用參數

server：負載均衡後端伺服器的IP或功能變數名稱，不寫埠的話預設是80。高併發場景用功能變數名稱，再通過DNS進行負載均衡

weight：後端伺服器權重，預設為1，權重越大接收的請求越多。例：weight=5

max_fails：檢查節點的健康狀態並允許請求失敗的次數，達到該次數就將節點下線。預設為1，0表示禁止失敗嘗試。例：max_fails=2

fail_timeout：max_fails失敗次數達到限制後暫停該節點服務的時間，預設是10秒。例：fail_timeout=10s

backup：熱備配置，當服務池中所有伺服器均出現問題後會自動上線backup伺服器

d****own：標誌伺服器不可用，不參與負載均衡。這個參數通常配合IP_HASH使用

max_conns：限制最大連接數，通常對後端伺服器硬體不一致的情況進行配置

upstream linuxe_backend {
  server 192.168.1.110 down;  #該節點不可用
  server 192.168.1.120 backup;  #其他節點掛了後該節點自動上線
  server 192.168.1.130 max_failes=1 fail_timeout=10s weight-5;
  server backend1.linuxe.cn 8080 weight=3
}

3.2 預設的調度演算法

  1. 輪詢（預設）；
  2. 加權輪詢；
  3. IP HASH；

3.3 實例

加權輪詢：

http {      
    upstream  myserver{        
        server 192.168.1.100 weight=3;        #指定後端伺服器地址，權重為3
        server 192.168.1.110;      
    }
 
    server {
        listen 80;
        server name www.myserver.com;
        location / {
            proxy_pass http://myserver;        
        }
    }

IP HASH:

upstream myserver {
    ip_hash;        #採用IP HASH演算法
    server 192.168.1.100;
    server 192.168.1.110;
    server 192.168.1.120;
}

URL HASH:


upstream myserver {
    hash $request_uri;    
    server 192.168.1.100;
    server 192.168.1.110;
    server 192.168.1.120;
}

連接數輪詢：


http{ 
  upstream sampleapp { 
    least_conn; 
    server <<dns entry or IP Address(optional with port)>>; 
    server <<another dns entry or IP Address(optional with port)>>; 
  } 
  .... 
  server{ 
    listen 80; 
    ... 
    location / { 
     proxy_pass http://sampleapp; 
    }  
	}

4. Nginx location 和 proxy_pass路徑配置詳解

見文檔 Nginx location 和 proxy_pass路徑配置詳解

proxy_pass，如果和location 都加了/,lcoation 里的首碼會被去掉，參考文檔 proxy_pass詳解；

  1. 當在後面的 upstram_name 後面出現了 /，相當於是絕對根路徑，則 nginx 不會把 location 中匹配的路徑部分代理走;
  2. 如果沒有 /，則會把匹配的路徑部分也給代理走；

參考文章

[1] nginx documentation

[2] 前端開發者必備的 nginx 知識

[3] 百萬併發下 Nginx 的優化之道

[4] agentzh 的 Nginx 教程

[5] OpenResty 最佳實踐

[6] Nginx 核心知識 100 講

[7] 極客時間：nginx 核心知識 100 講配置文件與代碼分享

[8] OpenResty 從入門到實戰

[9] Nginx 基礎知識從小白到入門

[10] 【Nginx配置】使用upstream和proxy_pass實現反向代理與負載均衡

[11] Nginx location 和 proxy_pass路徑配置詳解


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