一篇文章教你瞭解和如何使用nginx

1.什麼是Nginx

Nginx是一個高性能的HTTP和反向代理web服務器，同時也提供IMAP/POP3/SMTP服務 --引用百度百科

主要功能：反向代理，通過配置文件可以實現集羣和負載均衡，靜態資源虛擬化

2.正向代理與反向代理

2.1 正向代理

客戶端請求目標服務器之間的一個代理服務器
請求會先經過代理服務器，然後在請求轉發到目標服務器，獲得內容後在返回給相應到客戶端
舉例：去網吧上網，網吧就是一個正向代理服務器，我們開機上網後訪問的網站都是通過網吧的服務器，然後請求到目標服務器

2.2 反向代理

用戶請求目標服務器，由代理服務器決定訪問哪個ip
舉例：去學校報到，提交報名表，由教務處決定分到哪個班級，教務處就相當於反向代理服務器

3.Nginx的安裝

3.1 Window版本安裝

windows版本比較簡單，直接下載啓動就好了

3.2 Linux版本安裝

我這邊linux版本是CentOS7版本
安裝步驟：

1. 安裝Nginx
   去官網http://nginx.org/下載對應的nginx包，
   推薦使用穩定版本上傳nginx到linux系統
   

2. 安裝依賴環境
   (1)安裝gcc環境
   yum install gcc-c++
   (2)安裝PCRE庫，用於解析正則表達式
   yum install -y pcre pcre-devel
   (3)zlib壓縮和解壓縮依賴，
   yum install -y zlib zlib-devel
   (4)SSL 安全的加密的套接字協議層，用於HTTP安全傳輸，也就是https
   yum install -y openssl openssl-devel
   3.解壓，需要注意，解壓後得到的是源碼，源碼需要編譯後才能安裝
   tar -zxvf nginx-1.16.1.tar.gz
   4.編譯之前，先創建nginx臨時目錄，如果不創建，在啓動nginx的過程中會報錯
   mkdir /var/temp/nginx -p
   在nginx目錄，輸入如下命令進行配置，目的是爲了創建makefile文件

./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--with-http_gzip_static_module \
--http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client \
--http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy \
--http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi \
--http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi \
--http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi  \
--with-http_ssl_module

注：\ 代表在命令行中換行，用於提高可讀性配置命令：命令解釋

命令	解釋
–prefix	指定nginx安裝目錄
–pid-path	指向nginx的pid
–lock-path	鎖定安裝文件，防止被惡意篡改或誤操作
–error-log	錯誤日誌
–http-log-path	http日誌
–with-http_gzip_static_module	啓用gzip模塊，在線實時壓縮輸出數據流
–http-client-body-temp-path	設定客戶端請求的臨時目錄
–http-proxy-temp-path	設定http代理臨時目錄
–http-fastcgi-temp-path	設定fastcgi臨時目錄
–http-uwsgi-temp-path	設定uwsgi臨時目錄
–http-scgi-temp-path	設定scgi臨時目錄

make編譯
make
安裝
make install
進入sbin目錄啓動
nginx./nginx
停止：
./nginx -s stop
重新加載：
./nginx -s reload
打開瀏覽器，訪問虛擬機所處內網ip即可打開nginx默認頁面，顯示如下便表示安裝成功：
注意事項:
1.如果在雲服務器安裝，需要開啓默認的nginx端口：80
2.如果在虛擬機安裝，需要關閉防火牆
3.本地win或mac需要關閉防火牆

查看防火牆狀態
firewall-cmd --state
停止firewall
systemctl stop firewalld.service
禁止firewall開機啓動
systemctl disable firewalld.service

4.Nginx的常用命令

./nginx -s stop 強制關閉，無論有沒有客戶在使用
./nginx -s quit 關閉，如果有客戶在使用，等客戶使用完在關閉
./nginx -t 校驗配置文件
./nginx -v 查看版本號
./nginx -V 詳細信息
./nginx -h 幫助文檔
./nginx -c 指定特定的配置文件

5.Nginx進程模型解析

Nginx有兩個進程：
一個是master進程，是Nginx的主進程，只有一個
一個是work進程，是Nginx的工作進程，可以有多個，可以在配置文件裏面配置多個
Nginx進程之間的關係：

由master下發指令給worker，由worker去鏈接客戶端處理，兩者的管理類似於老闆於員工之間的關係

6.Nginx處理web機制

6.1 Worker搶佔機制

要了解worker搶佔機制就要先明白一個名詞‘驚羣問題’

驚羣問題是指在多線程（或多進程）場景下，有多個線程在等待某一資源可用，一旦這個資源可用，那麼所有等待這個資源的線程都會被喚醒，但是資源只有一份，那麼只有一個線程獲得這個資源，其它線程都獲取失敗
驚羣問題導致了不必要的線程喚醒，實際上只有一個線程能獲取這份資源，那麼理想情況下只喚醒一個線程就行了。而喚醒多個線程導致了不必要的線程調度，造成系統開銷

而Nginx爲了避免驚羣問題，就有了accept_mutex這個鎖，在Nginx默認下是開啓的，當accept_mutex開啓後，任意時刻只有一個進程能獲得accept_mutex鎖，獲得accept_mutex鎖的進程能監聽web端口；無法獲得accept_mutex鎖的進程會把監聽套接字從其epoll中刪除

也就是鎖master會fork出多個worker，當一個請求過來之後，多個worker會搶佔的accept_mutex這個鎖，只有有這個鎖的worker纔有資格處理這個請求

6.2 Nginx服務器事件處理

在Linux環境下用的是epoll模型，當一個請求進入到worker中如果他阻塞了，那麼worker會去處理其他的請求，這樣一個worker就可以‘同時’處理一百上千個請求。

6.3 同步與異步，阻塞與非阻塞

這四個概念兩兩組合，會形成4個新的概念，如下：

1. 同步阻塞： 客戶端發送請求給服務端，此時服務端處理任務時間很久，則客戶端則被服務端堵塞了，所以客戶端會一直等待服務端的響應，此時客戶端不能做其他任何事，服務端也不會接受其他客戶端的請求。這種通信機制比較簡單粗暴，但是效率不高。
2. 同步非阻塞： 客戶端發送請求給服務端，此時服務端處理任務時間很久，這個時候雖然客戶端會一直等待響應，但是服務端可以處理其他的請求，過一會回來處理原先的。這種方式很高效，一個服務端可以處理很多請求，不會在因爲任務沒有處理完而堵着，所以這是非阻塞的。
3. 異步阻塞（不存在，只是舉個例子）： 客戶端發送請求給服務端，此時服務端處理任務時間很久，但是客戶端不會等待服務器響應，它可以做其他的任務，等服務器處理完畢後再把結果響應給客戶端，客戶端得到回調後再處理服務端的響應。這種方式可以避免客戶端一直處於等待的狀態，優化了用戶體驗，其實就是類似於網頁裏發起的ajax異步請求。
4. 異步非阻塞： 客戶端發送請求給服務端，此時服務端處理任務時間很久，這個時候的任務雖然處理時間會很久，但是客戶端可以做其他的任務，因爲他是異步的，可以在回調函數裏處理響應；同時服務端是非阻塞的，所以服務端可以去處理其他的任務，如此，這個模式就顯得非常的高效了。
   以上四點，除了第三點，其餘的分別爲BIO/NIO/AIO，面試官如果問你“請簡述一下BIO/NIO/AIO之間的概念與區別”，那麼你就可以組織一下語言來回答，或者通過如下生活實例來闡述也是可以的：
5. BIO： 我去上廁所，這個時候坑位都滿了，我必須等待坑位釋放了，我才能上吧？！此時我啥都不幹，站在廁所裏盯着，過了一會有人出來了，我就趕緊蹲上去。
6. NIO： 我去上廁所，這個時候坑位都滿了，沒關係，哥不急，我出去抽根菸，過會回來看看有沒有空位，如果有我就蹲，如果沒有我出去接着抽菸或者玩會手機。
7. 異步阻塞： 我去上廁所，這個時候坑位都滿了，沒事我等着，等有了新的空位，讓他通知我就行，通知了我，我就蹲上去。
8. AIO： 我去上廁所，這個時候坑位都滿了，沒事，我一點也不急，我去廁所外面抽根菸再玩玩手機，等有新的坑位釋放了，會有人通知我的，通知我了，我就可以進去蹲了。
   從這個生活實例中能可以看得出來：
   同步就是我需要自己每隔一段時間，以輪訓的方式去看看有沒有空的坑位；
   異步則是有人拉完茅坑會通知你，通知你後你再回去蹲；阻塞就是在等待的過程中，你不去做其他任何事情，乾等着；非阻塞就是你再等待的過程中可以去做其他的事，比如抽菸、喝酒、燙頭、玩手機。
   小結：異步的優勢顯而易見，大大優化用戶體驗，非阻塞使得系統資源開銷遠遠小於阻塞模式，因爲系統不需要創建新的進程(或線程)，大大地節省了系統的資源，如此多出來的系統資源可以給其他的中間件去服務了。

7.nginx.conf配置文件詳解

7.1 nginx.conf結構

7.2 nginx.conf 核心配置文件說明

設置worker進程的用戶，指的linux中的用戶，會涉及到nginx操作目錄或文件的一些權限，默認爲nobody
user root;
worker進程工作數設置，一般來說CPU有幾個，就設置幾個，或者設置爲N-1也行
worker_processes 1;
nginx 日誌級別debug | info | notice | warn | error | crit | alert | emerg，錯誤級別從左到右越來越大
設置nginx進程
pidpid logs/nginx.pid;
設置工作模式

events {
    # 默認使用epoll
    use epoll;
    # 每個worker允許連接的客戶端最大連接數
    worker_connections  10240;
}

http 是指令塊，針對http網絡傳輸的一些指令配置

http {
}

include 引入外部配置，提高可讀性，避免單個配置文件過大
include mime.types;
設定日誌格式，main爲定義的格式名稱，如此 access_log 就可以直接使用這個變量了
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-ufp2OnC5-1586509226566)(en-resource://database/1286:1)]

參數名	參數意義
$remote_addr	客戶端ip
$remote_user	遠程客戶端用戶名，一般爲：’-’
$time_local	時間和時區
$request	請求的url以及method
$status	響應狀態碼
$body_bytes_send	響應客戶端內容字節數
$http_referer	記錄用戶從哪個鏈接跳轉過來的
$http_user_agent	用戶所使用的代理，一般來時都是瀏覽器
$http_x_forwarded_for	通過代理服務器來記錄客戶端的ip

sendfile使用高效文件傳輸，提升傳輸性能。啓用後才能使用tcp_nopush，是指當數據表累積一定大小後才發送，提高了效率。

sendfile        on;
tcp_nopush      on;

keepalive_timeout設置客戶端與服務端請求的超時時間，保證客戶端多次請求的時候不會重複建立新的連接，節約資源損耗。

#keepalive_timeout  0;
keepalive_timeout  65;

gzip啓用壓縮，html/js/css壓縮後傳輸會更快
gzip on;
server可以在http指令塊中設置多個虛擬主機

• listen 監聽端口
• server_name localhost、ip、域名
• location 請求路由映射，匹配攔截
• root 請求位置
• index 首頁設置

server {
            listen       88;
            server_name  localhost;
    
            location / {
                root   html;
                index  index.html index.htm;
            }
    }

8.使用Nginx爲靜態資源提供服務

8.1 靜態網頁的配置

server {
        # 訪問的端口
        listen       90;
        # 訪問的路徑
        server_name  localhost;
        # 路由的配置
        location / {
            # 資源的存放路徑
            root   /home/software/foodie-shop;
            # 默認打開界面
            index  index.html index.htm;
        }
    }

8.2 靜態資源的配置

server {
        # 訪問的端口
        listen       90;
        # 訪問的路徑
        server_name  localhost;
        # 路由的配置
       location /test {
            root    /home;
        }
    }

文件存放路徑

網站訪問路徑

8.3 location的匹配規則解析

#正則表達式。*代表不區分大小寫
location ~* \.(GIF|png|bmp|jpg|jpeg){
root /home;
}

#精確匹配
location  = /{
root /home;
}

#^~ 以某個字符路徑開頭請求
location ^~ /imooc/img{
root /home;
}

#^~ 以某個字符路徑開頭請求
location ^~ /imooc/img{
root /home;
}

#默認匹配規則
location / {
root /home;
}

注：本篇文章一些圖片來自於網絡