Nginx應用詳解及配置

来源:https://www.cnblogs.com/omgasw/archive/2019/05/14/10862107.html
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一、Nginx簡介 概述：Nginx是一款由俄羅斯開發的開源的高性能HTTP伺服器和反向代理伺服器，同時支持IMAP/POP3/SMTP代理服務，其性能優勢著為顯著，官網上稱：單台nginx伺服器可以處理50000併發； 特點：高性能、穩定、消耗硬體資源小、能夠處理大併發，主要用於靜態的解析，動靜頁 ...


一、Nginx簡介

概述：Nginx是一款由俄羅斯開發的開源的高性能HTTP伺服器和反向代理伺服器，同時支持IMAP/POP3/SMTP代理服務，其性能優勢著為顯著，官網上稱：單台nginx伺服器可以處理50000併發；

特點：高性能、穩定、消耗硬體資源小、能夠處理大併發，主要用於靜態的解析，動靜頁面的分離；

功能：

  1.作為Web伺服器，nginx處理靜態文件、索引文件以及自動索引效率非常高。

  2.作為代理伺服器，Nginx可以實現無緩存的反向代理加速，提高網站運行速度。

  3.作為負載均衡伺服器，Nginx既可以在內部直接支持Rails和PHP，也可以支持HTTP代理伺服器，對外進行服務。同時支持簡單的容錯和利用演算法進行負載均衡。

優勢：

  1.在性能方面，Nginx在實現上非常註重效率。它採用內核Poll模型，可以支持更多的併發連接，最大可以支持對50 000個併發連接數的響應，而且占用很低的記憶體資源。

  2.在穩定性方面，Nginx採取了分階段資源分配技術，使得對CPU與記憶體的占用率非常低。Nginx官方表示Nginx保持10 000個沒有活動的連接，這些連接只占2.5M記憶體，因此，類似DOS這樣的攻擊對Nginx來說基本上是沒有任何作用的。

  3.在高可用性方面，Nginx支持熱部署，啟動速度特別迅速，因此可以在不間斷服務的情況下，對軟體版本或者配置進行升級，即使運行數月也無需重新啟動，幾乎可以做到7*24小時的不間斷運行。

二、Nginx實現原理

Nginx核心組件：

  核心模塊：HTTP模塊、EVENT事件模塊、MAIL模塊。

  基礎模塊：HTTP Access模塊、HTTP FastCGI模塊、HTTP Proxy模塊、HTTP Rewrite模塊

  第三方模塊：HTTP Upstream Request Hash模塊、Notice模塊、HTTP Access Key模塊。

Nginx模塊分類（基於功能）：

  Handlers：處理器模塊，此類模塊直接處理請求，併進行輸出內容和修改headers信息等操作。Handlers處理器模塊一般只能有一個。

  Filters：過濾器模塊，此類模塊主要對其他處理器模塊輸出的內容進行修改操作，最後由Nginx輸出。

  Proxies：代理類模塊，此類模塊是Nginx的HTTP Upstream之類的模塊，這些模塊主要與後端一些服務比如FastCGI等進行交互，實現服務代理和負載均衡等功能。

Nginx的進程模型：

  單工作進程模式：除主進程外，還有一個工作進程，工作進程是單線程的，預設為此模式；

  多工作進程模式：每個工作進程包含多個線程；

master進程： 

1.接收外界傳遞給Nginx的信號，進而管理服務的狀態等；

2.管理worker進程，向各worker進程發送信號，監控worker進程的運行狀態，當worker進程異常情況下退出後，會自動重新啟動新的worker進程；

3.master進程充當整個進程組與用戶的交互介面，同時對進程進行監護。它不需要處理網路事件，不負責業務的執行，只會通過管理worker進程來實現重啟服務、平滑升級、更換日誌文件、配置文件實時生效等功能。

worker進程：

1.處理基本的網路事件，多個worker進程之間是對等的，他們同等競爭來自客戶端的請求，各進程互相之間是獨立的。

2.一個請求，只可能在一個worker進程中處理，一個worker進程，不可能處理其它進程的請求。

3.worker進程的個數是可以設置的，一般我們會設置與機器cpu核心數量一致。

擴展：

http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8930668  ##nginx實現原理

三、Nginx支持高併發的原因

I/O模型之select：

  1.每個連接對應一個描述。select模型受限於 FD_SETSIZE（即進程最大打開的描述符數），linux2.6.35為1024,實際上linux每個進程所能打開描數字的個數僅受限於記憶體大小，然而在設計select的系統調用時，卻是參考FD_SETSIZE的值。可通過重新編譯內核更改此值，但不能根治此問題，對於百萬級的用戶連接請求即便增加相應進程數，仍顯得杯水車薪；

  2.select每次請求都會掃描一個文件描述符的集合，這個集合的大小是作為select第一個參數傳入的值。但是每個進程所能打開文件描述符若是增加了，掃描的效率也將減小；

  3.內核到用戶空間，採用記憶體複製方式傳遞信息，這樣就增加了不必要的複製延遲；

I/O模型之epoll模型：

  1.請求無文件描述字大小限制，僅與記憶體大小相關；

  2.epoll返回時已經明確的知道哪個socket fd發生了什麼事件，不用像select那樣再一個個比對；

  3.內核到用戶空間，採用共用記憶體方式傳遞消息，使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞；

Apache：Apache 2.2.9之前只支持select模型，2.2.9之後支持epoll模型；

Nginx：支持epoll模型；

四、案例：搭建Nginx網站服務

案例環境：

系統類型 IP地址 主機名 所需軟體 硬體
Centos 6.5 64bit 192.168.100.150 www.linuxfan.cn nginx-1.12.2.tar.gz

記憶體：2G

CPU：8核

 

 

 

 

 

案例步驟：

安裝nginx程式；

優化nginx服務並啟動服務；

客戶端訪問測試；

開啟nginx的狀態監聽模塊；

客戶端訪問nginx的狀態監聽界面；

企業級優化Nginx服務；

訪問測試優化後nginx服務；

安裝webbench壓力測試工具，進行測試nginx性能；

自主學習：Nginx伺服器內核優化；

安裝nginx程式

[root@www ~]# rpm -e httpd --nodeps
[root@www ~]# yum -y install pcre-devel zlib-devel
[root@www ~]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx
[root@www ~]# tar zxvf nginx-1.12.2.tar.gz -C /usr/src/
[root@www ~]# cd /usr/src/nginx-1.12.2/
[root@www nginx-1.12.2]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module

註解：
--prefix=/usr/local/nginx ##指定安裝位置
--user=nginx --group=nginx ##指定運行服務的用戶和組
--with-http_stub_status_module ##開啟狀態監聽模塊 
--conf-path= ##指向配置文件存放位置
--error-log-path= ##指向錯誤日誌存放位置
--pid-path= ##指向pid文件存放位置 
--with-rtsig_module ##啟用rtsig模塊支持（實時信號）
--with-select_module ##啟用select模塊支持（一種輪詢模式,不推薦在高載環境下使用）禁用：--without-select_module
--with-http_ssl_module ##啟用ngx_http_ssl_module支持（使支持https請求，需已安裝openssl）
--with-http_xslt_module   ##啟用ngx_http_xslt_module支持（過濾轉換XML請求）
--with-http_image_filter_module ##啟用ngx_http_image_filter_module支持（傳輸JPEG/GIF/PNG 圖片的一個過濾器）（預設為不啟用，要用到gd庫）
--with-http_gzip_static_module ##啟用ngx_http_gzip_static_module支持（線上實時壓縮輸出數據流）
--with-http_degradation_module   ##啟用ngx_http_degradation_module支持（允許在記憶體不足的情況下返回204或444碼）
--without-http_access_module ##禁用ngx_http_access_module支持（該模塊提供了一個簡單的基於主機的訪問控制，允許或拒絕基於ip地址）
--without-http_auth_basic_module ##禁用ngx_http_auth_basic_module（該模塊是可以使用用戶名和密碼基於http基本認證方法，來保護你的站點或其部分內容）
---without-http_rewrite_module ##禁用ngx_http_rewrite_module支持（該模塊允許使用正則表達式改變URL）
--without-http_fastcgi_module ##禁用ngx_http_fastcgi_module支持（該模塊允許Nginx 與FastCGI 進程交互，並通過傳遞參數來控制FastCGI 進程工作。）

[root@www nginx-1.12.2]# make &&make install
[root@www nginx-1.12.2]# ls /usr/local/nginx/
client_body_temp  conf  fastcgi_temp  html  logs  proxy_temp  sbin  scgi_temp  uwsgi_temp

優化nginx服務並啟動服務

[root@www ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/   ##優化命令執行路徑
[root@www ~]# vi /etc/init.d/nginx
#!/bin/bash
# chkconfig: - 99 20
# description: Nginx Server Control Script
NP="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
NPF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
  start)
    $NP;
    if [ $? -eq 0 ]
    then
      echo "nginx is starting!! "
    fi
  ;;
  stop)
    kill -s QUIT $(cat $NPF)
    if [ $? -eq 0 ]
    then
    echo "nginx is stopping!! "
    fi
  ;;
  restart)
    $0 stop
    $0 start
  ;;
  reload)
    kill -s HUP $(cat $NPF)
    if [ $? -eq 0 ]
    then
      echo "nginx config file is reload! "
    fi
  ;;
  *)
    echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
    exit 1
esac
exit 0
[root@www ~]# chmod +x /etc/init.d/nginx
[root@www ~]# chkconfig --add nginx
[root@www ~]# chkconfig nginx on  
[root@www ~]# /etc/init.d/nginx start
nginx is starting!!
[root@www ~]# netstat -utpln |grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80                  0.0.0.0:*                   LISTEN      3713/nginx

客戶端訪問測試

開啟nginx的狀態監聽模塊

[root@www ~]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf   ##編輯配置文件在server中添加如下行：
47    location /status {
48        stub_status on;
49        access_log off;
50    } 
[root@www ~]# /etc/init.d/nginx restart
nginx is stopping!!
nginx is starting!!

客戶端訪問nginx的狀態監聽界面

http://192.168.100.150/status

活動的連接數

已處理的連接數 成功的tcp握手次數 已處理的請求數

企業級優化Nginx服務

[root@www ~]# vi  /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
worker_processes 8;
worker_cpu_affinity  00000001  00000010  00000100  00001000  00010000  00100000 01000000  10000000;
error_log  /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log  crit;
pid  /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 204800;

events  {
        use epoll;
        worker_connections 204800;
}

http            {
include mime.types;
default_type  application/octet-stream;
charset  utf-8;
server_names_hash_bucket_size  128;
client_header_buffer_size 2k;
large_client_header_buffers 4 4k;
client_max_body_size 8m;

sendfile  on;
tcp_nopush  on;

keepalive_timeout 60;
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2
        keys_zone=TEST:10m  inactive=5m;
fastcgi_connect_timeout 300;
fastcgi_send_timeout 300;
fastcgi_read_timeout 300;
fastcgi_buffer_size 4k;
fastcgi_buffers 8 4k;
fastcgi_busy_buffers_size 8k;
fastcgi_temp_file_write_size 8k;

fastcgi_cache TEST;
fastcgi_cache_valid 200 302 1h;
fastcgi_cache_valid 301 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
fastcgi_cache_min_uses 1;
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;

open_file_cache max=204800  inactive=20s;
open_file_cache_min_uses 1;
open_file_cache_valid 30s;

tcp_nodelay on;

gzip on;
gzip_min_length  1k;
gzip_buffers    4  16k;
gzip_http_version 1.0;
gzip_comp_level 2;
gzip_types  text/plain application/x-javascript text/css application/xml;
gzip_vary on;

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

server  {
listen 80;
server_name  www.linuxfan.cn;

location / {
        root /usr/local/nginx/html/;
        index index.html index.htm;
}

location /status        {
        stub_status on;
        access_log off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$               {
        expires 30d;
}
access_log  /usr/local/nginx/logs/access.log  access;
        }
}
註解：
worker_processes 8; ##設置worker進程數量
worker_cpu_affinity  00000001  00000010  00000100  00001000  00010000  00100000 01000000  10000000; ##設置每個worker進程對應一個cpu的核心
error_log  /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log  crit; ##指定錯誤日誌
pid  /usr/local/nginx/logs/nginx.pid; ##指定運行時產生的pid文件
worker_rlimit_nofile 204800; ##指定nginx進程最多能夠打開多少個文件描述符，通常與系統中的ulimit -n保持一致；
 
events  { ##事件區域配置
        use epoll; ##指定處理模型為epoll
        worker_connections 204800; ##每個進程最多能夠處理多少個連接
}
 
http            { ##http服務配置區域
include mime.types; ##指定文件擴展名和文件類型映射表
default_type  application/octet-stream; ##指定文件類型
charset  utf-8; ##指定字元集
server_names_hash_bucket_size  128; ##伺服器名字的hash表大小
client_header_buffer_size 2k; ##客戶端請求頭部buffer大小
large_client_header_buffers 4 4k; ##指定客戶端請求中較大的消息頭的緩存數量和大小
client_max_body_size 8m; ##指定客戶端請求的單個文件的最大位元組數
 
sendfile  on; ##開啟高效傳輸模式
tcp_nopush  on; ##防止網路阻塞
 
keepalive_timeout 60; ##客戶端連接超時時間
 
#FastCGI相關參數是為了改善網站的性能：減少資源占用，提高訪問速度。
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 ##配置fastcgi緩存路徑和目錄結構等級
        keys_zone=TEST:10m  inactive=5m; ##關鍵字區域存儲時間和非活動刪除時間
fastcgi_connect_timeout 300; ##連接到後端FastCGI的超時時間
fastcgi_send_timeout 300; ##向FastCGI傳送請求的超時時間
fastcgi_read_timeout 300; ##接收FastCGI應答的超時時間
fastcgi_buffer_size 4k; ##指定讀取FastCGI應答第一部分需要多大的緩衝區
fastcgi_buffers 8 4k; ##指定本地需要用多少和多大的緩衝區來緩衝FastCGI的應答請求
fastcgi_busy_buffers_size 8k; ##通常為fastcgi_buffer_size大小的兩倍
fastcgi_temp_file_write_size 8k; ##寫入緩存文件時使用多大的數據塊，大小同上
 
fastcgi_cache TEST; ##開啟Fastcgi的緩存並且為其指定一個名稱
fastcgi_cache_valid 200 302 1h; ##指定不同的狀態碼，其緩存的時間
fastcgi_cache_valid 301 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
fastcgi_cache_min_uses 1; ##URL經過被訪問多少次將被緩存
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500; ##指定什麼情況下不進行緩存
 
open_file_cache max=204800  inactive=20s; ##指定緩存文件最大數量，經過多長時間文件沒有被請求後則刪除緩存，
open_file_cache_min_uses 1; ##指令中的inactive參數時間內文件的最少使用次數，如果超過這個數字，文件更改信息一直是在緩存中打開的；
open_file_cache_valid 30s; ##指定多長時間檢查一次緩存的有效信息，檢查該緩存的源文件是否發生變化修改等；
 
tcp_nodelay on; ## nagle演算法，有需要發送的就立即發送，連接轉換為長連接時使用；
 
gzip on; ##開啟gzip壓縮
gzip_min_length  1k; ##指定最小壓縮文件的大小
gzip_buffers    4  16k; ##指定壓縮緩衝區的個數和大小
gzip_http_version 1.0; ##指定壓縮版本
gzip_comp_level 2; ##指定壓縮等級1-9，9等級最高
gzip_types  text/plain application/x-javascript text/css application/xml; ##指定壓縮文件類型
gzip_vary on; ##前端緩存伺服器緩存經過壓縮的頁面
 
log_format  access  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                                  '"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';
##配置日誌格式，具體變數表示請結合百度，日誌格式為access
server  {
listen 80;
server_name  www.linuxfan.cn;
 
location / {
        root /usr/local/nginx/html/;
        index index.html index.htm;
}
 
location /status        {
        stub_status on;
        access_log off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$               {
        expires 30d; ##指定以上格式的文件將進行緩存
}
access_log  /usr/local/nginx/logs/access.log  access;
        }
}
[root@www~]# /etc/init.d/nginx start
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:75
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:75
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:75
nginx is starting!!
[root@www ~]# netstat -utpln |grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80                  0.0.0.0:*                   LISTEN      3627/nginx
[root@www ~]# ps aux |grep nginx |grep -v grep
root      3627  0.0  0.0  30708   376 ?        Ss   18:59   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx     3628  0.1 11.6 113920 57600 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3629  0.0 11.1 113920 54932 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3630  0.0  9.7 113920 48336 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3631  0.0  9.6 113920 47768 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3632  0.0  9.8 113920 48516 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3633  0.0 10.5 113920 52084 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3634  0.0 11.5 113920 57156 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3635  0.0  9.4 113920 46892 ?        S    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3636  0.0  0.0  30844   392 ?        S    18:59   0:00 nginx: cache manager process

[root@www ~]# top

訪問測試優化後nginx服務

安裝webbench壓力測試工具，進行測試nginx性能

[root@www ~]# yum -y install gcc ctags
[root@www ~]# wget http://home.tiscali.cz/~cz210552/distfiles/webbench-1.5.tar.gz
[root@www ~]# tar zxvf webbench-1.5.tar.gz -C /usr/src/
[root@www ~]# cd /usr/src/webbench-1.5/
[root@www webbench-1.5]# mkdir /usr/local/man
[root@www webbench-1.5]# make && make install
[root@www webbench-1.5]# cd
[root@www~]# webbench -c 10000 -t 5 http://www.linuxfan.cn:80/index.html ##併發數為10000，時間為5秒
Webbench - Simple Web Benchmark 1.5
Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.
 
Benchmarking: GET http://www.linuxfan.cn:80/index.html
10000 clients, running 5 sec.
 
Speed=147744 pages/min, 1397500 bytes/sec.
Requests: 12312 susceed, 0 failed.
[root@www ~]# netstat -nat | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(key in S) print key,"\t",S[key]}' ##查看資料庫狀態
TIME_WAIT  15961 ##表示收到了對方的FIN報文，併發送出了ACK報文
FIN_WAIT1  166 ##已發送FIN報文，等待對方的ACK
SYN_SENT  189 ##這個狀態與SYN_RCVD遙相呼應，用於建立連接 
FIN_WAIT2  1 ##半關閉狀態
ESTABLISHED  1343 ##已經建立連接
SYN_RECV  256 ##已經接收到對方的SYN報文，等待ACK報文
LISTEN  9 ##監聽狀態

瀏覽器訪問監控界面刷新測試

Nginx伺服器內核優化

[root@www ~]# vi /etc/sysctl.conf

[root@www ~]# sysctl -p


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