Nginx配置

一、nginx配置相關概念

Nginx的代碼是由一個核心和一系列的模塊組成, 核心主要用於提供Web Server的基本功能，以及Web和Mail反向代理的功能；還用於啓用網絡協議，創建必要的運行時環境以及確保不同的模塊之間平滑地進行交互。不過，大多跟協議相關的功能和某應用特有的功能都是由nginx的模塊實現的。這些功能模塊大致可以分爲事件模塊、階段性處理器、輸出過濾器、變量處理器、協議、upstream和負載均衡幾個類別，這些共同組成了nginx的http功能。事件模塊主要用於提供OS獨立的(不同操作系統的事件機制有所不同)事件通知機制如kqueue或epoll等。協議模塊則負責實現nginx通過http、tls/ssl、smtp、pop3以及imap與對應的客戶端建立會話。

Nginx的核心模塊爲Main和Events，此外還包括標準HTTP模塊、可選HTTP模塊和郵件模塊，其還可以支持諸多第三方模塊。Main用於配置錯誤日誌、進程及權限等相關的參數，Events用於配置IO模型，如epoll、kqueue、select或poll等，它們是必備模塊。

Nginx的主配置文件由幾個段組成，這個段通常也被稱爲nginx的上下文，每個段的定義格式如下所示。需要注意的是，其每一個指令都必須使用分號(;)結束，否則爲語法錯誤。

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

配置文件結構：

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服務的相關配置

    
   upstream tomcat {      實現負載均衡
    }

  server {

       location / {
       ｝
 
  ｝

二、各服務模塊配置（模塊中均給出重要參數）

1、配置main、Events模塊

2、HTTP相關配置

3、虛擬服務器相關配置

4、location相關的配置

5、反向代理

6、負載均衡

7、反向代理性能優化

8、壓縮

9、nginx限速配置

1、配置main模塊和event模塊

#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

用於配置錯誤日誌，可用於main、http、server及location上下文中；語法格式爲：

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

如果在編譯nginx時使用了--with-debug選項，還可以使用如下格式打開調試功能。

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

要禁用錯誤日誌，不能使用“error_log off;”，而要使用類似如下選項：

error_log /dev/null crit;

1.1.2 timer_resolution

用於降低gettimeofday()系統調用的次數。默認情況下，每次從kevent()、epoll、/dev/poll、select()或poll()返回時都會執行此係統調用。語法格式爲：

timer_resolution interval

例如：

timer_resolution  100ms;

1.1.3 worker_cpu_affinity

通過sched_setaffinity()將worker綁定至CPU上，只能用於main上下文。語法格式爲：

worker_cpu_affinity cpumask ...

例如：
worker_processes     4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;

1.1.4 worker_priority

爲worker進程設定優先級(指定nice值)，此參數只能用於main上下文中，默認爲0；語法格式爲：

worker_priority number

1.1.5 worker_processes

worker進程是單線程進程。如果Nginx用於CPU密集型的場景中，如SSL或gzip，且主機上的CPU個數至少有2個，那麼應該將此參數值設定爲與CPU核心數相同；如果Nginx用於大量靜態文件訪問的場景中，且所有文件的總大小大於可用內存時，應該將此參數的值設定得足夠大以充分利用磁盤帶寬。

此參數與Events上下文中的work_connections變量一起決定了maxclient的值：
maxclients = work_processes * work_connections

1.1.6 worker_rlimit_nofile

設定worker進程所能夠打開的文件描述符個數的最大值。語法格式：

worker_rlimit_nofile number

2.2 配置Events模塊

2.2.1 worker_connections

設定每個worker所處理的最大連接數，它與來自main上下文的worker_processes一起決定了maxclients的值。

max clients = worker_processes * worker_connections

而在反向代理場景中，其計算方法與上述公式不同，因爲默認情況下瀏覽器將打開2個連接，而nginx會爲每一個連接打開2個文件描述符，因此，其maxclients的計算方法爲：

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服務的相關配置

http上下文專用於配置用於http的各模塊，此類指令非常的多，每個模塊都有其專用指定，具體請參數nginx官方wiki關於模塊部分的說明。大體上來講，這些模塊所提供的配置指令還可以分爲如下幾個類別。

客戶端類指令：如client_body_buffer_size、client_header_buffer_size、client_header_timeout和keepalive_timeout等；
文件IO類指令：如aio、directio、open_file_cache、open_file_cache_min_uses、open_file_cache_valid和sendfile等；
hash類指令：用於定義Nginx爲某特定的變量分配多大的內存空間，如types_hash_bucket_size、server_names_hash_bucket_size和variables_hash_bucket_size等；
套接字類指令：用於定義Nginx如何處理tcp套接字相關的功能，如tcp_nodelay(用於keepalive功能啓用時)和tcp_nopush(用於sendfile啓用時)等；

3、虛擬服務器相關配置

server {
    <directive> <parameters>;
}

用於定義虛擬服務器相關的屬性，常見的指令有backlog、rcvbuf、bind及sndbuf等。

4、location相關的配置

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

通常用於server上下文中，用於設定某URI的訪問屬性。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). 如下面關於memcached的相關配置。

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通過proxy模塊實現反向代理功能。在作爲web反向代理服務器時，nginx負責接收客戶請求，並能夠根據URI、客戶端參數或其它的處理邏輯將用戶請求調度至上游服務器上(upstream server)。nginx在實現反向代理功能時的最重要指令爲proxy_pass，它能夠將location定義的某URI代理至指定的上游服務器(組)上。如下面的示例中，location的/uri將被替換爲上游服務器上的/newuri。

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

不過，這種處理機制中有兩個例外。一個是如果location的URI是通過模式匹配定義的，其URI將直接被傳遞至上游服務器，而不能爲其指定轉換的另一個URI。例如下面示例中的/forum將被代理爲http://www.magedu.com/forum。location ~ ^/bbs {
        proxy_pass http://www.magedu.com;}

第二個例外是，如果在loation中使用的URL重定向，那麼nginx將使用重定向後的URI處理請求，而不再考慮上游服務器上定義的URI。如下面所示的例子中，傳送給上游服務器的URI爲/index.php?page=<match>，而不是/index。

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

proxy模塊的可用配置指令非常多，它們分別用於定義proxy模塊工作時的諸多屬性，如連接超時時長、代理時使用http協議版本等。下面對常用的指令做一個簡單說明。

proxy_connect_timeout：nginx將一個請求發送至upstream server之前等待的最大時長；
proxy_cookie_domain：將upstream server通過Set-Cookie首部設定的domain屬性修改爲指定的值，其值可以爲一個字符串、正則表達式的模式或一個引用的變量；
proxy_cookie_path: 將upstream server通過Set-Cookie首部設定的path屬性修改爲指定的值，其值可以爲一個字符串、正則表達式的模式或一個引用的變量；
proxy_hide_header：設定發送給客戶端的報文中需要隱藏的首部；
proxy_pass：指定將請求代理至upstream server的URL路徑；
proxy_set_header：將發送至upsream server的報文的某首部進行重寫；
proxy_redirect：重寫location並刷新從upstream server收到的報文的首部；
proxy_send_timeout：在連接斷開之前兩次發送至upstream server的寫操作的最大間隔時長；
proxy_read_timeout：在連接斷開之前兩次從接收upstream server接收讀操作的最大間隔時長；

如下面的一個示例：
    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、反向代理後，往往還需要做負載均衡，需要對後端服務器做負載均衡

負載均衡用到了  upstram模塊

upstream模塊常用的指令有：
ip_hash：基於客戶端IP地址完成請求的分發，它可以保證來自於同一個客戶端的請求始終被轉發至同一個upstream服務器；
keepalive：每個worker進程爲發送到upstream服務器的連接所緩存的個數；
least_conn：最少連接調度算法；
server：定義一個upstream服務器的地址，還可包括一系列可選參數，如：
    weight：權重；
    max_fails：最大失敗連接次數，失敗連接的超時時長由fail_timeout指定；
    fail_timeout：等待請求的目標服務器發送響應的時長；
    backup：用於fallback的目的，所有服務均故障時才啓動此服務器；
    down：手動標記其不再處理任何請求；

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

upstream模塊的負載均衡算法主要有三種，輪調(round-robin)、ip哈希(ip_hash)和最少連接(least_conn)三種。

此外，upstream模塊也能爲非http類的應用實現負載均衡，如下面的示例定義了nginx爲memcached服務實現負載均衡之目的。

    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、反向代理性能優化

緩衝區設定

nginx在默認情況下在將其響應給客戶端之前會儘可能地接收來upstream服務器的響應報文，它會將這些響應報文存暫存於本地並儘量一次性地響應給客戶端。然而，在來自於客戶端的請求或來自upsteam服務器的響應過多時，nginx會試圖將之存儲於本地磁盤中，這將大大降低nginx的性能。因此，在有着更多可用內存的場景中，應該將用於暫存這些報文的緩衝區調大至一個合理的值。

proxy_buffer_size size：設定用於暫存來自於upsteam服務器的第一個響應報文的緩衝區大小；
proxy_buffering on|off：啓用緩衝upstream服務器的響應報文，否則，如果proxy_max_temp_file_size指令的值爲0，來自upstream服務器的響應報文在接收到的那一刻將同步發送至客戶端；一般情況下，啓用proxy_buffering並將proxy_max_temp_file_size設定爲0能夠啓用緩存響應報文的功能，並能夠避免將其緩存至磁盤中；
proxy_buffers 8 4k|8k：用於緩衝來自upstream服務器的響應報文的緩衝區大小；

緩存

nginx做爲反向代理時，能夠將來自upstream的響應緩存至本地，並在後續的客戶端請求同樣內容時直接從本地構造響應報文。

proxy_cache zone|off：定義一個用於緩存的共享內存區域，其可被多個地方調用；緩存將遵從upstream服務器的響應報文首部中關於緩存的設定，如 "Expires"、"Cache-Control: no-cache"、 "Cache-Control: max-age=XXX"、"private"和"no-store" 等，但nginx在緩存時不會考慮響應報文的"Vary"首部。爲了確保私有信息不被緩存，所有關於用戶的私有信息可以upstream上通過"no-cache" or "max-age=0"來實現，也可在nginx設定proxy_cache_key必須包含用戶特有數據如$cookie_xxx的方式實現，但最後這種方式在公共緩存上使用可能會有風險。因此，在響應報文中含有以下首部或指定標誌的報文將不會被緩存。
    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：設定在存儲及檢索緩存時用於“鍵”的字符串，可以使用變量爲其值，但使用不當時有可能會爲同一個內容緩存多次；另外，將用戶私有信息用於鍵可以避免將用戶的私有信息返回給其它用戶；
proxy_cache_lock：啓用此項，可在緩存未命令中阻止多個相同的請求同時發往upstream，其生效範圍爲worker級別；
proxy_cache_lock_timeout：proxy_cache_lock功能的鎖定時長；
proxy_cache_min_uses：某響應報文被緩存之前至少應該被請求的次數；
proxy_cache_path：定義一個用記保存緩存響應報文的目錄，及一個保存緩存對象的鍵及響應元數據的共享內存區域(keys_zone=name:size)，其可選參數有：
    levels：每級子目錄名稱的長度，有效值爲1或2，每級之間使用冒號分隔，最多爲3級；
    inactive：非活動緩存項從緩存中剔除之前的最大緩存時長；
    max_size：緩存空間大小的上限，當需要緩存的對象超出此空間限定時，緩存管理器將基於LRU算法對其進行清理；
    loader_files：緩存加載器(cache_loader)的每次工作過程最多爲多少個文件加載元數據；
    loader_sleep：緩存加載器的每次迭代工作之後的睡眠時長；
    loader_threashold：緩存加載器的最大睡眠時長；
    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：在無法聯繫到upstream服務器時的哪種情形下(如error、timeout或http_500等)讓nginx使用本地緩存的過期的緩存對象直接響應客戶端請求；其格式爲：
    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：用於爲不同的響應設定不同時長的有效緩存時長，例如：proxy_cache_valid  200 302  10m;
proxy_cache_methods [GET HEAD POST]：爲哪些請求方法啓用緩存功能；
proxy_cache_bypass string：設定在哪種情形下，nginx將不從緩存中取數據；例如：
     proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
     proxy_cache_bypass $http_pragma $http_authorization;

8、壓縮

nginx將響應報文發送至客戶端之前可以啓用壓縮功能，這能夠有效地節約帶寬，並提高響應至客戶端的速度。通常編譯nginx默認會附帶gzip壓縮的功能，因此，可以直接啓用之。

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指令可以定義對客戶端請求哪類對象啓用壓縮功能，如“expired”表示對由於使用了expire首部定義而無法緩存的對象啓用壓縮功能，其它可接受的值還有“no-cache”、“no-store”、“private”、“no_last_modified”、“no_etag”和“auth”等，而“off”則表示關閉壓縮功能。

9、nginx限速配置

nginx的限速功能通過limit_zone、limit_conn和limit_rate指令進行配置。首先需要在http上下文配置一個limit_zone，然後在需要的地方使用limit_conn和limit_rate 進行限速設置。下面是一個簡單的例子。

http {

  limit_zone  first  $binary_remote_addr  10m;

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

說明:
limit_zone：語法格式“limit_req_zone $variable zone=name:size rate=rate;”，實現針對每個IP定義一個存儲session狀態的容器。這個示例中定義了一個名叫first的10m大小的容器，這個名字會在後面的limit_conn中使用。
limit_conn first 1; 限制在first中記錄狀態的每個IP只能發起一個併發連接。
limit_rate 50k; 對每個連接限速50k. 注意，這裏是對連接限速，而不是對IP限速。如果一個IP允許三個併發連接，那麼這個IP就是限速爲limit_rate×3，在設置的時候要根據自己的需要做設置調整，要不然會達不到自己希望的目的。



限制連接數的配置如下所示。

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;
}