nginx（web server，web reverse proxy）
http事務：request <----> response
request:
<method> <URL> <version>
<HEADERS>
...
<body>
response:
<version> <status> <reason phrase>
<HEADERS>
...
<body>
web資源：URL (scheme://server:port/path/to/source)
方法：GET, HEAD, POST, (WEBDAV) PUT, DELETE, TRACE, OPTIONS
status:
1xx: 信息類
2xx: 成功類，200
3xx: 重定向，301, 302, 304
4xx: 客戶端類錯誤，403, 401, 404
5xx: 服務端類錯誤，502
I/O類型：
同步和異步：synchronous, asyncrhonous
關注的是消息通知機制
同步：調用發出不會立即返回，但一旦返回就可以返回最終結果；
異步：調用發出之後，被調用方立即返回消息，但返回的非最終結果；被調用者通過狀態、通知機制來通知調用者，或通過回調函數來處理結果；
阻塞和非阻塞：block, nonblock
關注的是調用者等待調用結果（消息、返回值）時的狀態
阻塞：調用結果返回之前，調用者（調用線程）會被掛起；調用者只有在得到結果之後纔會返回；
非阻塞：調用結果返回之前，調用不會阻塞當前線程；
5種I/O模型：
同步阻塞 blocking IO
同步非阻塞 nonblocking IO
IO複用 IO multiplexing select（），poll（）
信號驅動IO signal driven IO 通知：1、水平觸發：多次通知；2、邊緣觸發：只通知一次；
異步IO asyncrhonous IO
nginx：讀音engine x
二次研發：tengine、registry
libevent：高性能的網絡庫
1、epool（）
Nginx的特性：
模塊化設計、較好擴展性；
高可靠性：master/worker
支持熱部署：不停機更新配置文件、更換日誌、更新服務器程序版本；
低內存消耗 ：10000個keep-alive連接模式下的非活動連接僅消耗2.5M內存；
事件驅動機制（mmap）, 異步IO（aio）, 內存映射機制（mmap）；
基本功能：
靜態資源的web服務器，能緩存打開的文件描述符；
http、smtp、pop3、imap4等協議的反向代理服務器；
緩存加速、負載均衡；
支持FastCGI（php-fpm）, uWSGI（Python Web Framwork）等協議
模塊化（非DSO機制），過濾器zip、SSI及圖像的大小調整；
支持SSL；
擴展功能：
基於名稱和IP的虛擬主機；
支持keepalive
支持平滑升級
定製訪問日誌，支持使用日誌緩存區提供日誌存儲性能；
支持url rewrite；
支持路徑別名；
支持基於IP及用戶的訪問控制；
支持速率限制，支持併發數限制；
Nginx的程序架構：
master/worker
一個master進程，可生成一個或多個worker進程；
事件驅動模型：epoll(Linux默認邊緣觸發), kqueue（FreeBSD）, /dev/poll(Solaris)
消息通知（複用器）：select, poll, rt signals
支持sendfile, sendfile64
支持AIO，mmap
master: 加載配置文件、管理worker進程、平滑升級，...
worker：http服務，http代理，fastcgi代理，...
模塊類型：
1、核心模塊：core module
2、標準模塊：
a、標準http模塊：Standard HTTP modules
b、可選http模塊：Optional HTTP modules
c、郵件相關模塊：Mail modules
3、第三方模塊：3rd party modules
安裝方法：
1、源碼：編譯安裝
yum groupinstall "development tools" "server plantform development"
yum -y install pcre-devel openssl-devel zlib-devel
wget http://101.110.118.22/nginx.org/download/nginx-1.14.0.tar.gz
tar xvf nginx-1.14.0.tar.gz -C /usr/local/
cd /usr/local/nginx-1.14.0/
./configure --help | less
useradd -r nginx
./configure --prefix=/usr/local/nginx --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --user=nginx --group=nginx --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid --lock-path=/var/lock/nginx.lock --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-debug
make && make install
2、製作好的程序包：rpm包
配置文件組織結構
main block：全局配置；對http及mail模塊均有效；
events {}：定義event模型（事件驅動）的相關配置；對http及mail模塊均有效
http {}：http協議的相關配置；
mail {}：mail協議的相關配置；
配置指令：要以分號結尾，語法格式：directive value1 [value2...]
支持使用變量：1、內置變量：模塊會提供內建變量；2、自定義變量：set var_name value；
main配置段：
類別：
正常運行必備的配置；
優化性能相關的配置；
用於調試、定位問題的配置；
正常運行必備的配置：
1、user USERNAME [GROUPNAME];
指定用於運行worker進程的用戶和組；
user nginx nginx;
2、pid /PATH/TO/PID_FILE;
指定nginx進程的pid文件路徑；
pid /var/run/nginx.pid;
3、worker_rlimit_nofile #;
指定單個worker進程所能夠打開的最大文件描述符數量；
性能優化相關的配置：
1、worker_processes #;
worker進程的個數；通常應該爲物理CPU核心數量減1；
可以爲"auto"，實現自動設定；
2、worker_cpu_affinity CPUMASK（cpu掩碼） CPUMASK ...;
worker_cpu_affinity auto [CPUMASK]
實現nginx綁定cpu；
優點：提升緩存的命中率；
CPUMASK:多少顆cpu就用多少個二進制來表示；如下例如4顆cpu；
0001
0010
0100
1000
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100;
3、worker_priority nice;
定義worker進程的優先級；
[-20, 19]，默認nice值爲0
100-139，默認優先級爲120
4、timer_resolution interval；
計時器解析度，降低此值，可減少gettimeofday()系統調用的次數；
調試、定位問題的配置：
1、daemon off|on;
是否以守護進程方式啓動nignx；默認爲on；調試時應該設置爲off；
2、master_process on|off;
是否以master/worker模型運行nginx；默認是on；調試時應該設置爲off；
3、error_log /PATH/TO/ERROR_LOG level;
錯誤日誌文件的記錄方式，及其級別；出於調試的需要，可以設爲debug；但debug僅在編譯時使用了“--with-debug”選項時纔有效；
方式：
file /PATH/TO/SOME_LOG_FILE;
stderr：發送到錯誤輸出；
syslog:server=address[,parameter=value]：發送給syslog服務器；
memory:size
日誌級別：
debug：依賴於configure時的--with-debug選項；
info、notice、warn、error、crit、alert、emerg
事件驅動相關的配置：
1、accept_mutex on | off;
master調度用戶請求至各worker進程時使用的負載均衡鎖；on表示能讓多個worker輪流地、序列化的響應新請求；
2、lock_file file;
accept_mutex用到的鎖文件路徑；
3、use method;
指明併發連接請求處理時使用的方法；即指明使用的事件模型；建議讓nginx自行選擇；
use epool；linux只有epool可選
4、worker_connections number;
每個worker進程所能夠響應的最大併發請求數量；
總結：常需要進行調整的參數：
worker_processes，worker_connetctions，worker_cpu_affinity，worker_priority
新改動配置生效的方式：nginx -s reload | stop | quit | reopen
nginx作爲web服務器時使用的配置：
定義套接字相關功能
1、server {}：定義一個虛擬主機；
server {
listen PORT;
server_name HOSTNAME;
root /PATH/TO/DOCUMENTROOT;
}
...
注意：
(1) 基於port的虛擬主機；
listen指令監聽在不同的端口；
(2) 基於hostname的虛擬主機；
server_name指令指向不同的主機名；
(3)基於ip的虛擬主機：
listen IP:PORT；
2、listen
listen address[:port] [default_server] [ssl] [http2 | spdy] [backlog=number] [rcvbuf=size] [sndbuf=size]
listen port [default_server] [ssl] [http2 | spdy]
listen unix:path [default_server] [ssl] [http2 | spdy]
default_server：設置默認虛擬主機；用於基於IP地址，或使用了任意不能對應於任何一個server的name時所返回站點；
ssl：用於限制只能通過ssl連接提供服務；
backlog:後援隊列的長度；
rcvbuf：接收緩衝區大小；
sndbuf：發送緩衝區大小；
spdy：SPDY protocol（speedy），在編譯了spdy模塊的情況下，用於支持SPDY協議；
http2：http version 2；
3、server_name NAME [...];
指明當前server的主機名；後可跟一個或多個用空白字符分隔的主機；
支持使用*任意長度的任意字符；
支持~起始的正則表達式模式字符串；
優先級：
(1) 首先做精確匹配；例如：www.magedu.com
(2) 左側通配符；例如：.magedu.com
(3) 右側通配符，例如：www.magedu.
(4) 正則表達式，例如：~^.*.magedu.com$
(5) default_server
4、root path；
設置web資源的路徑映射；用於指明請求的URL所對應的文檔的目錄路徑；
可用上下文：http，server，location，if
5、location [ = | ^~ | ~ | ~* ] uri { ... };
location @name { ... }
功能：允許根據用戶請求的URI來匹配定義的各location；匹配到時，此請求將被相應的location塊中的配置所處理，例如做訪問控制等功能；
=：URI的精確匹配；
^~：URI的前半部分匹配，不支持正則表達式；
~：做正則表達式匹配，區分字符大小寫；
~*：做正則表達式匹配，不區分字符大小寫；
匹配優先級：精確匹配=、^~、~或~*、不帶符號的URL；
6、alias path;
只能用於location配置段，定義路徑別名；
location /images/ {
root /data/imgs/;
}
http://www.magedu.com/images/a.jpg <--- /data/imgs/images/a.jpg
location /images/ {
alias /data/imgs/;
}
http://www.magedu.com/images/a.jpg <--- /data/imgs/a.jpg
注意：root表示指明路徑爲對應的location "/" URL；alias表示路徑映射，即location指令後定義的URL是相對於alias所指明的路徑而言；
7、index file;
默認主頁面；
例如： index index.php index.html;
8、error_page code [...] [=code] URI | @name;
根據http的響應狀態碼來指明特用的錯誤頁面；
error_page 404 /404_customed.html
[=code]：以指定的響應碼進行響應，而不是默認的原來的響應碼；默認表示以新資源的響應碼爲其響應碼；
error_page 404 =200 /404.html
9、基於IP的訪問控制
allow IP | NETWORK | unix: | all;
deny IP | NETWORK | unix: | all;
可用上下文：http, server, location, limit_except
10、基於用戶的訪問控制（basic，digest）
auth_basic "";
auth_basic_user_file "/PATH/TO/PASSWD_FILE";
賬號密碼建議使用htpasswd來創建
htpasswd命令;
htpasswd -c -m /etc/nginx/.ngxhtpasswd tom
htpasswd -m /etc/nginx/.ngxhtpasswd jerry
11、https服務
前提：生成私鑰，生成證書籤署請求，並獲得證書；
server {
listen 443 ssl;
server_name www.magedu.com;
ssl_certificate cert.pem; 指明證書文件位置
ssl_certificate_key cert.key; 指明私鑰文件位置
ssl_session_cache shared:SSL:1m;
ssl_session_timeout 5m;
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
ssl_prefer_server_ciphers on;
location / {
root /vhosts/web1;
index index.html index.htm;
}
}
12、stub_status {on|off};
通過指定的uri輸出stub status；僅能用於location上下文；
location /status {
stub_status on;
allow 172.20.120.0/23
deny all;
}
結果示例：
Active connections: 5
server accepts handled requests
234 234 462
Reading: 1 Writing: 5 Waiting: 12
Active connections：當前所有處於打開狀態的連接數；
accepts：已經接受過的連接數；
handled：已經處理過的連接數；
requests：已經處理過的請求數；在“保持連接”模式下，請求數量可能會多於連接數量；
Readking：正處於接收請求狀態的連接數；
Writing：請求已經接收完成，正處於處理請求或發送響應的過程中的連接數；
Waiting：保持連接模式，且處於活動狀態的連接數；
13、rewrite regex replacement [flag];
把用戶請求的URI基於regex做檢查，匹配到時將替換爲replacement指定的字符串；
在同一個location中存在的多個rewrite規則會自上而下逐個被檢查（循環）；可以使用flag控制此循環功能；
regex：正則表達式，用於匹配用戶請求的url；
replacement：重寫爲的結果；
[flag]：
last：一旦此rewrite規則重寫完成後，就不再被後面其他的rewrite規則進行處理；而是由user agent重新對重寫後的URL再一次發起請求，並從頭開始執行類似的過程；
break：一旦此rewrite規則重寫完成後，由user agent對新的URL重新發起請求，且不再會被當前location內的任何rewrite規則所檢查；
redirect：以302響應碼（臨時重定向）返回新的URL；
permanent：以301響應碼（永久重定向）返回新的URL；
例如：
rewrite ^/images/(.*.jpg)$ /imgs/$1 break;
http://www.magedu.com/images/a/1.jpg ---> http://www.magedu.com/imgs/a/1.jpg
14、if
語法 if (condition) {...}
應用環境：server，location
condition：
（1）變量名：
變量值爲空串，或者以“0”開始，則爲fault，其他均爲true；
（2）以變量爲操作數構成的比較表達式
可使用=，!=類似的比較操作符進行測試；
（3）正則表達式的模式匹配操作；
~：區分大小寫的模式匹配檢查；
~：不區分大小寫的模式匹配檢查；
!~和!~：對上面兩種測試取反；
（4）測試路徑爲文件的可能性：-f，!-f
（5）測試路徑爲目錄的可能性：-d，!-d
（6）測試文件的存在性：-e，!-e
（7）檢查文件是否有執行權限：-x，!-x
例如：
if （$http_user_agent ~ MSIE） {
rewrite ^(.)$ /msie/$1 break;
}
15、防盜鏈
location ~* .(jpg|gif|jpeg|png)$ {
valid_referer none blocked www.lewis.com;
if ($invalid_referer) {
rewrite ^/ http://www.lewis.com/403.html;
}
}
16、定製訪問日誌
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log logs/access.log main;
注意：此處可用變量爲nginx各模塊內建變量；
網絡連接相關配置：
1、keepalive_timeout #; 長連接的超時時長，默認爲75s；
2、keepalive_requests #； 在一個長連接上所能夠允許請求的最大資源數；
3、keepalive_disable [msie|safari|none]； 爲指定類型的user agent禁用長連接；
4、tcp_nodelay on|offf； 是否對長連接使用TCP_NODELAY選項；
5、client_header_timeout #； 讀取http請求報文首部的超時時長；
6、client_body_timeout #； 讀取http請求報文body部分的超時時長；
7、send_timeout #； 發送響應報文的超時時長；
LNMP：php啓用fpm模型；
例如：
location / {
root /vhosts/web1;
index index.php index.html index.htm;
}
location ~ .php$ {
root /vhosts/web1;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /vhosts/web1/$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
nginx反向代理：proxy、fastcgi、upstream
ngx_http_proxy_module：實現反向代理及緩存功能；
(1) proxy_pass URL;
應用上下文：location, if in location, limit_except
proxy_pass後面的路徑不帶uri時，其會將location的uri傳遞給後端的主機；下面的示例會將/uri/傳遞給backend服務器；
location /uri/ {
proxy_pass http://hostname;
}
proxy_pass後面的路徑是一個uri時，其會將location的uri替換爲後端主機自己的uri；
location /uri/ {
proxy_pass http://hostname/new_uri/;
}
如果location定義其uri時使用的正則表達式模式匹配，則proxy_pass後的路徑不能夠使用uri；
location ~* .(jpg|gif|jpeg)$ {
proxy_pass http://HOSTNAME;
}
此處的http://HOSTNAME後面不能有任何uri，哪怕只有/也不可以；
(2) proxy_set_header field value;
用於proxy server向backend server發請求報文時，將某請求首部重新賦值，或在原有值後面添加一個新的值； 也可以添加自定義首部；
示例：
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
原有請求報文中如果存在X-Forwared-For首部，則將remote_addr以逗號分隔補原有值後，否則則直接添加此首部；
實踐作業：
假如nginx有兩個server（虛擬主機），且均反代至後端某一個主機，此主機亦有兩個虛擬主機，虛擬主機名與nginx的相同；
要求：用戶請求nginx的哪一個虛擬主機，就將其代理後後端主機的對應的虛擬主機；
緩存相關的選項（緩存要先定義，後調用）：
(3) proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size]
定義緩存；可用上下文爲http;
(4) proxy_cache zone | off;
調用緩存；可用上下文 爲http, server和location；
(5) proxy_cache_key string;
定義緩存鍵；
proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
(6) proxy_cache_valid [code ...] time;
對不同響應碼的響應設定其可緩存時長；
示例：
proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache_valid 404 1m;
proxy_cache_use_stale error | timeout | invalid_header | updating | http_500 | http_502 | http_503 | http_504 | http_403 | http_404 | off ...;
處於什麼狀態下，以舊的緩存響應；
proxy_cache_bypass string：設置在何種情況下nginx將不從cache取數據；
$cookie_nocache $arg_nocache $httpd_authorization
跟連接相關的選項
(7) proxy_connect_timeout time;
定義與後端服務器建立連接的超時時長；默認爲60s，不建議超出75s;
(8) proxy_send_timeout time;
把請求發送給後端服務器的超時時長；默認爲60s;
(9) proxy_read_timeout time;
等待後端服務器發送響應報文的超時時長；
ngx_http_upstream_module：定義服務器組
用於將多個服務器定義成服務器組，而由proxy_pass, fastcgi_pass等指令進行引用；
(1) upstream name { ... }
定義一個後端服務器組，name爲組名稱；僅能用於http上下文 ；
(2) server address [parameters];
在upstream中定義一個服務器及其相關參數；僅能用於upstream上下文；
常用參數：
weight=number：定義服務器權重，默認爲1；
max_fails=number：最大失敗連接嘗試次數，失敗連接超時時長由fail_timeout參數指定；
fail_timeout=number：等待目標服務器發送響應的時長；
backup：備用服務器，所有主服務器均故障時才啓用此主機；
down：手動標記其不再處理任何用戶請求；
使用方法：
(a) 定義upstream服務器組
upstream websrvs {
server 172.16.100.68 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=6s;
server 172.16.100.6 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=6s;
}
(b) 在反代場景中（proxy_pass, fastcgi_pass, ...）進行調用；
location / {
proxy_pass http://websrvs/;
}
(3) ip_hash;
源地址hash，把來自同一個ip地址的請求始終發往同一個backend server，除非此backend server不可用；
(4) least_conn;
最少連接；當各server權重不同時，即爲加權最少連接；
(5) health_check [parameters];
健康狀態檢測機制；只能用於location上下文；建議關閉訪問日誌；
常用參數：
interval=time檢測的頻率，默認爲5秒；
fails=number：判定服務器不可用的失敗檢測次數；默認爲1次；
passes=number：判定服務器可用的失敗檢測次數；默認爲1次；
uri=uri：做健康狀態檢測測試的目標uri；默認爲/；
match=NAME：健康狀態檢測的結果評估調用此處指定的match配置塊；
(6) match name { ... }
對backend server做健康狀態檢測時，定義其結果判斷機制；只能用於http上下文；
常用的參數：
status code[ code ...]: 期望的響應狀態碼；
header HEADER[operator value]：期望存在響應首部，也可對期望的響應首部的值基於比較操作符和值進行比較；
body：期望響應報文的主體部分應該有的內容；
(7) hash key [consistent];
指明基於hash方式進行調度時，其hash key；
hash $remote_addr相當於ip_hash；
常用的hash key:
$cookie_name：將一個用戶的請求始終發往同一個backend server，能實現會話綁定的功能；此處的name爲cookie某些參數的名稱，此處常用的有cookie_username；
$request_uri: 將對同一個uri的請求始終發往同一個backend server，後端爲cache server時特別有用；
session會話保持：
session sticky：基於ip, ngix還可基於請求報文首部中的多種信息，例如cookie, uri；
session cluster：每個server均把創建和維護session同步集羣中的其它主機；僅適用於較小規模的環境；
session server：使用一個共享的存儲服務存儲session信息；
ngx_http_headers_module模塊配置
(1) add_header name value [always];
向響應報文添加自定義首部，併爲其賦值；
示例：
add_header realserver $server_addr; 添加真實服務器地址的自定義首部
add_header cache_status $upstream_cache_status; 添加nginx緩存狀態的自定義首部
(2) expires [modified] time;
expires epoch | max | off;
允許或禁止向響應報文的Cache-Control或Expires首部添加新值或修改其值；
fastcgi模塊指令：
(1) fastcgi_pass address;
address爲fastcgi server監聽的地址和端口；
示例：fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
(2) fastcgi_index name;
定義fastcgi應用的默認主頁；
示例：fastcgi_index index.php;
(3) fastcgi_param parameter value [if_not_empty];
設定傳遞給後端fastcgi server參數及其值；
示例：fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /scripts$fastcgi_script_name;
/index.php --> /scripts/index.php
http://www.magedu.com/users.php?username=tom
(4) fastcgi_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size];
定義緩存：緩存空間等；
可應用的上下文 ：http
緩存機制：
元數據：內存，即爲keys_zone；
數據：磁盤，即爲path;
path：文件系統路徑，用於儲存緩存的文件數據；
levels=#[:#[:#]]：緩存目錄層級定義；
levels=2:1
keys_zone=name:size
內存中用於緩存k/v映射關係的空間名稱及大小；
name: cache的標識符；
size：元數據cache大小；
max_size：緩存空間上限；
注意：只能用於http上下文；
(5) fastcgi_cache zone | off;
調用定義過的緩存；
zone即爲通過fastcgi_cache_path定義緩存時其keys_zone參數中的name；
(6) fastcgi_cache_key string;
定義如何使用緩存鍵；
使用示例：fastcgi_cache_key $request_uri;
(7) fastcgi_cache_methods GET | HEAD | POST ...;
爲何請求方法對應的請求進行緩存，默認爲GET和HEAD；
(8) fastcgi_cache_min_uses number;
緩存項的最少使用次數；
(9) fastcgi_cache_use_stale error | timeout | invalid_header | updating | http_500 | http_503 | http_403 | http_404 | off ...;
是否可使用stale緩存項響應用戶請求；
(10) fastcgi_cache_valid [code ...] time;
對不同響應碼的響應設定其可緩存時長；
示例：
fastcgi_cache_valid 200 302 10m;
fastcgi_cache_valid 301 1h;
fastcgi_cache_valid 404 1m;
注意：調用緩存時，至少應該指定三個參數
fastcgi_cache
fastcgi_cache_key
fastcgi_cache_valid
LNMP：php啓用fpm模型；
php-fpm的工作方式：
listen = 127.0.0.1:9000
listen.allowed_clients = 127.0.0.1
pm = dynamic|static
pm.start_servers：啓動fpm進程時啓動的工作進程數量；
pm.min_spare_servers：最少空閒進程數；
pm.max_spare_servers：最大空閒進程數；
pm.max_children：最大工作進程數；
user = USERNAME
group = GROUPNAME
示例：location / {
root /vhosts/web1;
index index.php index.html index.htm;
}
location ~ .php$ {
root /vhosts/web1;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /vhosts/web1/$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}