使用 Nginx 提升網站訪問速度

Nginx 簡介

  Nginx ("engine x") 是一個高性能的 HTTP 和 反向代理 服務器,也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 爲俄羅斯訪問量第二的 Rambler.ru 站點開發的,它已經在該站點運行超過兩年半了。 Igor 將源代碼以類 BSD 許可證的形式發佈。儘管還是測試版,但是,Nginx 已經因爲它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名了。

  根據最新一期(08 年 6 月份)的 NetCraft 調查報告顯示,已經有超過兩百萬的主機使用了 Nginx,這個數字超過了另外一個輕量級的 HTTP 服務器 lighttpd, 排名第四,並且發展迅速。下面是這份報告的前幾名的報表:

產品 網站數
Apache 84,309,103
IIS 60,987,087
Google GFE 10,465,178
Unknown 4,903,174
nginx 2,125,160
Oversee 1,953,848
lighttpd 1,532,952

  關於這期調查報告的更詳細信息請看下面鏈接:

  http://survey.netcraft.com/Reports/200806/

  下圖是最近幾個月使用 Nginx 和 lighttpd 的網站數比較

  圖 1. 最近幾個月使用 Nginx 和 lighttpd 的網站數比較

使用 Nginx 提升網站訪問速度

使用 Nginx 前必須瞭解的事項

  目前官方 Nginx 並不支持 Windows,您只能在包括 Linux、UNIX、BSD 系統下安裝和使用;

  Nginx 本身只是一個 HTTP 和反向代理服務器,它無法像 Apache 一樣通過安裝各種模塊來支持不同的頁面腳本,例如 PHP、CGI 等;

  Nginx 支持簡單的負載均衡和容錯;

  支持作爲基本 HTTP 服務器的功能,例如日誌、壓縮、Byte ranges、Chunked responses、SSL、虛擬主機等等,應有盡有。

  在 Linux 下安裝 Nginx

  爲了確保能在 Nginx 中使用正則表達式進行更靈活的配置,安裝之前需要確定系統是否安裝有 PCRE(Perl Compatible Regular Expressions)包。您可以到 ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/ 下載最新的 PCRE 源碼包,使用下面命令下載編譯和安裝 PCRE 包:

# wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-7.7.tar.gz
# tar zxvf pcre-7.7.tar.gz
# cd pcre-7.7
# ./configure
# make
# make install

  接下來安裝 Nginx,Nginx 一般有兩個版本,分別是穩定版和開發版,您可以根據您的目的來選擇這兩個版本的其中一個,下面是把 Nginx 安裝到 /opt/nginx 目錄下的詳細步驟:

# wget http://sysoev.ru/nginx/nginx-0.6.31.tar.gz
# tar zxvf nginx-0.6.31.tar.gz
# cd nginx-0.6.31
# ./configure --with-http_stub_status_module –prefix=/opt/nginx
# make
# make install

  其中參數 --with-http_stub_status_module 是爲了啓用 nginx 的 NginxStatus 功能,用來監控 Nginx 的當前狀態。

安裝成功後 /opt/nginx 目錄下有四個子目錄分別是:conf、html、logs、sbin 。其中 Nginx 的配置文件存放於 conf/nginx.conf,Nginx 只有一個程序文件位於 sbin 目錄下的 nginx 文件。確保系統的 80 端口沒被其他程序佔用,運行 sbin/nginx 命令來啓動 Nginx,打開瀏覽器訪問此機器的 IP,如果瀏覽器出現 Welcome to nginx! 則表示 Nginx 已經安裝並運行成功。

  常用的 Nginx 參數和控制

  程序運行參數

  Nginx 安裝後只有一個程序文件,本身並不提供各種管理程序,它是使用參數和系統信號機制對 Nginx 進程本身進行控制的。 Nginx 的參數包括有如下幾個:

  -c <path_to_config>:使用指定的配置文件而不是 conf 目錄下的 nginx.conf 。

  -t:測試配置文件是否正確,在運行時需要重新加載配置的時候,此命令非常重要,用來檢測所修改的配置文件是否有語法錯誤。

  -v:顯示 nginx 版本號。

  -V:顯示 nginx 的版本號以及編譯環境信息以及編譯時的參數。

  例如我們要測試某個配置文件是否書寫正確,我們可以使用以下命令

sbin/nginx – t – c conf/nginx2.conf

  通過信號對 Nginx 進行控制

Nginx 支持下表中的信號:

信號名 作用描述
TERM, INT 快速關閉程序,中止當前正在處理的請求
QUIT 處理完當前請求後,關閉程序
HUP 重新加載配置,並開啓新的工作進程,關閉就的進程,此操作不會中斷請求
USR1 重新打開日誌文件,用於切換日誌,例如每天生成一個新的日誌文件
USR2 平滑升級可執行程序
WINCH 從容關閉工作進程

  有兩種方式來通過這些信號去控制 Nginx,第一是通過 logs 目錄下的 nginx.pid 查看當前運行的 Nginx 的進程 ID,通過 kill – XXX <pid> 來控制 Nginx,其中 XXX 就是上表中列出的信號名。如果您的系統中只有一個 Nginx 進程,那您也可以通過 killall 命令來完成,例如運行 killall – s HUP nginx 來讓 Nginx 重新加載配置。

  配置 Nginx

先來看一個實際的配置文件:

user nobody;# 工作進程的屬主
worker_processes 4;# 工作進程數,一般與 CPU 核數等同
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid    logs/nginx.pid;
events {
  use epoll;#Linux 下性能最好的 event 模式
  worker_connections 2048;# 每個工作進程允許最大的同時連接數
}
http {
  include    mime.types;
  default_type application/octet-stream;
  #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 off;
  access_log logs/access.log;# 日誌文件名
  sendfile    on;
  #tcp_nopush   on;
  tcp_nodelay   on;
  keepalive_timeout 65;
  include    gzip.conf;
  
  # 集羣中的所有後臺服務器的配置信息
  upstream tomcats {
   server 192.168.0.11:8080 weight=10;
   server 192.168.0.11:8081 weight=10;
   server 192.168.0.12:8080 weight=10;
   server 192.168.0.12:8081 weight=10;
   server 192.168.0.13:8080 weight=10;
   server 192.168.0.13:8081 weight=10;
  }
  server {
    listen    80;#HTTP 的端口
    server_name localhost;
    charset utf-8;
    #access_log logs/host.access.log main;
   location ~ ^/NginxStatus/ {
    stub_status on; #Nginx 狀態監控配置
    access_log off;
   }
   location ~ ^/(WEB-INF)/ {
    deny all;
   }
  
   location ~ .(htm|html|asp|php|gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|rar|css|js|
   zip|java|jar|txt|flv|swf|mid|doc|ppt|xls|pdf|txt|mp3|wma)$ {
       root /opt/webapp;
    expires 24h;
    }
    location / {
    proxy_pass http://tomcats;# 反向代理
    include proxy.conf;
    }
    error_page 404 /html/404.html;
    # redirect server error pages to the static page /50x.html
    #
   error_page 502 503 /html/502.html;
    error_page 500 504 /50x.html;
    location = /50x.html {
      root  html;
    }
  }
}

  Nginx 監控

  上面是一個實際網站的配置實例,其中灰色文字爲配置說明。上述配置中,首先我們定義了一個 location ~ ^/NginxStatus/,這樣通過 http://localhost/NginxStatus/ 就可以監控到 Nginx 的運行信息,顯示的內容如下:

Active connections: 70
server accepts handled requests
14553819 14553819 19239266
Reading: 0 Writing: 3 Waiting: 67

  NginxStatus 顯示的內容意思如下:

  active connections – 當前 Nginx 正處理的活動連接數。

  server accepts handled requests -- 總共處理了 14553819 個連接 , 成功創建 14553819 次握手 ( 證明中間沒有失敗的 ), 總共處理了 19239266 個請求 ( 平均每次握手處理了 1.3 個數據請求 )。

  reading -- nginx 讀取到客戶端的 Header 信息數。

  writing -- nginx 返回給客戶端的 Header 信息數。

  waiting -- 開啓 keep-alive 的情況下,這個值等於 active - (reading + writing),意思就是 Nginx 已經處理完正在等候下一次請求指令的駐留連接。

  靜態文件處理

  通過正則表達式,我們可讓 Nginx 識別出各種靜態文件,例如 images 路徑下的所有請求可以寫爲:

location ~ ^/images/ {
  root /opt/webapp/images;
}

  而下面的配置則定義了幾種文件類型的請求處理方式。

location ~ .(htm|html|gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|css|js|txt)$ {
  root /opt/webapp;
  expires 24h;
}

  對於例如圖片、靜態 HTML 文件、js 腳本文件和 css 樣式文件等,我們希望 Nginx 直接處理並返回給瀏覽器,這樣可以大大的加快網頁瀏覽時的速度。因此對於這類文件我們需要通過 root 指令來指定文件的存放路徑,同時因爲這類文件並不常修改,通過 expires 指令來控制其在瀏覽器的緩存,以減少不必要的請求。 expires 指令可以控制 HTTP 應答中的“ Expires ”和“ Cache-Control ”的頭標(起到控制頁面緩存的作用)。您可以使用例如以下的格式來書寫 Expires:

expires 1 January, 1970, 00:00:01 GMT;
expires 60s;
expires 30m;
expires 24h;
expires 1d;
expires max;
expires off;

  動態頁面請求處理

  Nginx 本身並不支持現在流行的 JSP、ASP、PHP、PERL 等動態頁面,但是它可以通過反向代理將請求發送到後端的服務器,例如 Tomcat、Apache、IIS 等來完成動態頁面的請求處理。前面的配置示例中,我們首先定義了由 Nginx 直接處理的一些靜態文件請求後,其他所有的請求通過 proxy_pass 指令傳送給後端的服務器(在上述例子中是 Tomcat)。最簡單的 proxy_pass 用法如下:

location / {
  proxy_pass    http://localhost:8080;
  proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}

  這裏我們沒有使用到集羣,而是將請求直接送到運行在 8080 端口的 Tomcat 服務上來完成類似 JSP 和 Servlet 的請求處理。

  當頁面的訪問量非常大的時候,往往需要多個應用服務器來共同承擔動態頁面的執行操作,這時我們就需要使用集羣的架構。 Nginx 通過 upstream 指令來定義一個服務器的集羣,最前面那個完整的例子中我們定義了一個名爲 tomcats 的集羣,這個集羣中包括了三臺服務器共 6 個 Tomcat 服務。而 proxy_pass 指令的寫法變成了:

location / {
  proxy_pass    http://tomcats;
  proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}

  在 Nginx 的集羣配置中,Nginx 使用最簡單的平均分配規則給集羣中的每個節點分配請求。一旦某個節點失效時,或者重新起效時,Nginx 都會非常及時的處理狀態的變化,以保證不會影響到用戶的訪問。

  總結

  儘管整個程序包只有五百多 K,但麻雀雖小、五臟俱全。 Nginx 官方提供的各種功能模塊應有盡有,結合這些模塊可以完整各種各樣的配置要求,例如:壓縮、防盜鏈、集羣、FastCGI、流媒體服務器、Memcached 支持、URL 重寫等等,更關鍵的是 Nginx 擁有 Apache 和其他 HTTP 服務器無法比擬的高性能。您甚至可以在不改變原有網站的架構上,通過在前端引入 Nginx 來提升網站的訪問速度。

  本文只是簡單介紹了 Nginx 的安裝以及常見的基本的配置和使用,更多關於 Nginx 的信息請閱讀文章後面的參考資源。在這裏要非常感謝我的朋友——陳磊([email protected]),他一直在做 Nginx 的中文 WIKI(http://wiki.codemongers.com/NginxChs),同時也是他介紹給我這麼好的一款軟件。

  如果您的網站是運行在 Linux 下,如果您並沒有使用一些非常複雜的而且確定 Nginx 無法完成的功能,那您應該試試 Nginx 。



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