一篇文章教你了解和如何使用nginx

1.什么是Nginx

Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，同时也提供IMAP/POP3/SMTP服务 --引用百度百科

主要功能：反向代理，通过配置文件可以实现集群和负载均衡，静态资源虚拟化

2.正向代理与反向代理

2.1 正向代理

客户端请求目标服务器之间的一个代理服务器
请求会先经过代理服务器，然后在请求转发到目标服务器，获得内容后在返回给相应到客户端
举例：去网吧上网，网吧就是一个正向代理服务器，我们开机上网后访问的网站都是通过网吧的服务器，然后请求到目标服务器

2.2 反向代理

用户请求目标服务器，由代理服务器决定访问哪个ip
举例：去学校报到，提交报名表，由教务处决定分到哪个班级，教务处就相当于反向代理服务器

3.Nginx的安装

3.1 Window版本安装

windows版本比较简单，直接下载启动就好了

3.2 Linux版本安装

我这边linux版本是CentOS7版本
安装步骤：

1. 安装Nginx
   去官网http://nginx.org/下载对应的nginx包，
   推荐使用稳定版本上传nginx到linux系统
   

2. 安装依赖环境
   (1)安装gcc环境
   yum install gcc-c++
   (2)安装PCRE库，用于解析正则表达式
   yum install -y pcre pcre-devel
   (3)zlib压缩和解压缩依赖，
   yum install -y zlib zlib-devel
   (4)SSL 安全的加密的套接字协议层，用于HTTP安全传输，也就是https
   yum install -y openssl openssl-devel
   3.解压，需要注意，解压后得到的是源码，源码需要编译后才能安装
   tar -zxvf nginx-1.16.1.tar.gz
   4.编译之前，先创建nginx临时目录，如果不创建，在启动nginx的过程中会报错
   mkdir /var/temp/nginx -p
   在nginx目录，输入如下命令进行配置，目的是为了创建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：\ 代表在命令行中换行，用于提高可读性配置命令：命令解释

命令	解释
–prefix	指定nginx安装目录
–pid-path	指向nginx的pid
–lock-path	锁定安装文件，防止被恶意篡改或误操作
–error-log	错误日志
–http-log-path	http日志
–with-http_gzip_static_module	启用gzip模块，在线实时压缩输出数据流
–http-client-body-temp-path	设定客户端请求的临时目录
–http-proxy-temp-path	设定http代理临时目录
–http-fastcgi-temp-path	设定fastcgi临时目录
–http-uwsgi-temp-path	设定uwsgi临时目录
–http-scgi-temp-path	设定scgi临时目录

make编译
make
安装
make install
进入sbin目录启动
nginx./nginx
停止：
./nginx -s stop
重新加载：
./nginx -s reload
打开浏览器，访问虚拟机所处内网ip即可打开nginx默认页面，显示如下便表示安装成功：
注意事项:
1.如果在云服务器安装，需要开启默认的nginx端口：80
2.如果在虚拟机安装，需要关闭防火墙
3.本地win或mac需要关闭防火墙

查看防火墙状态
firewall-cmd --state
停止firewall
systemctl stop firewalld.service
禁止firewall开机启动
systemctl disable firewalld.service

4.Nginx的常用命令

./nginx -s stop 强制关闭，无论有没有客户在使用
./nginx -s quit 关闭，如果有客户在使用，等客户使用完在关闭
./nginx -t 校验配置文件
./nginx -v 查看版本号
./nginx -V 详细信息
./nginx -h 帮助文档
./nginx -c 指定特定的配置文件

5.Nginx进程模型解析

Nginx有两个进程：
一个是master进程，是Nginx的主进程，只有一个
一个是work进程，是Nginx的工作进程，可以有多个，可以在配置文件里面配置多个
Nginx进程之间的关系：

由master下发指令给worker，由worker去链接客户端处理，两者的管理类似于老板于员工之间的关系

6.Nginx处理web机制

6.1 Worker抢占机制

要了解worker抢占机制就要先明白一个名词‘惊群问题’

惊群问题是指在多线程（或多进程）场景下，有多个线程在等待某一资源可用，一旦这个资源可用，那么所有等待这个资源的线程都会被唤醒，但是资源只有一份，那么只有一个线程获得这个资源，其它线程都获取失败
惊群问题导致了不必要的线程唤醒，实际上只有一个线程能获取这份资源，那么理想情况下只唤醒一个线程就行了。而唤醒多个线程导致了不必要的线程调度，造成系统开销

而Nginx为了避免惊群问题，就有了accept_mutex这个锁，在Nginx默认下是开启的，当accept_mutex开启后，任意时刻只有一个进程能获得accept_mutex锁，获得accept_mutex锁的进程能监听web端口；无法获得accept_mutex锁的进程会把监听套接字从其epoll中删除

也就是锁master会fork出多个worker，当一个请求过来之后，多个worker会抢占的accept_mutex这个锁，只有有这个锁的worker才有资格处理这个请求

6.2 Nginx服务器事件处理

在Linux环境下用的是epoll模型，当一个请求进入到worker中如果他阻塞了，那么worker会去处理其他的请求，这样一个worker就可以‘同时’处理一百上千个请求。

6.3 同步与异步，阻塞与非阻塞

这四个概念两两组合，会形成4个新的概念，如下：

1. 同步阻塞： 客户端发送请求给服务端，此时服务端处理任务时间很久，则客户端则被服务端堵塞了，所以客户端会一直等待服务端的响应，此时客户端不能做其他任何事，服务端也不会接受其他客户端的请求。这种通信机制比较简单粗暴，但是效率不高。
2. 同步非阻塞： 客户端发送请求给服务端，此时服务端处理任务时间很久，这个时候虽然客户端会一直等待响应，但是服务端可以处理其他的请求，过一会回来处理原先的。这种方式很高效，一个服务端可以处理很多请求，不会在因为任务没有处理完而堵着，所以这是非阻塞的。
3. 异步阻塞（不存在，只是举个例子）： 客户端发送请求给服务端，此时服务端处理任务时间很久，但是客户端不会等待服务器响应，它可以做其他的任务，等服务器处理完毕后再把结果响应给客户端，客户端得到回调后再处理服务端的响应。这种方式可以避免客户端一直处于等待的状态，优化了用户体验，其实就是类似于网页里发起的ajax异步请求。
4. 异步非阻塞： 客户端发送请求给服务端，此时服务端处理任务时间很久，这个时候的任务虽然处理时间会很久，但是客户端可以做其他的任务，因为他是异步的，可以在回调函数里处理响应；同时服务端是非阻塞的，所以服务端可以去处理其他的任务，如此，这个模式就显得非常的高效了。
   以上四点，除了第三点，其余的分别为BIO/NIO/AIO，面试官如果问你“请简述一下BIO/NIO/AIO之间的概念与区别”，那么你就可以组织一下语言来回答，或者通过如下生活实例来阐述也是可以的：
5. BIO： 我去上厕所，这个时候坑位都满了，我必须等待坑位释放了，我才能上吧？！此时我啥都不干，站在厕所里盯着，过了一会有人出来了，我就赶紧蹲上去。
6. NIO： 我去上厕所，这个时候坑位都满了，没关系，哥不急，我出去抽根烟，过会回来看看有没有空位，如果有我就蹲，如果没有我出去接着抽烟或者玩会手机。
7. 异步阻塞： 我去上厕所，这个时候坑位都满了，没事我等着，等有了新的空位，让他通知我就行，通知了我，我就蹲上去。
8. AIO： 我去上厕所，这个时候坑位都满了，没事，我一点也不急，我去厕所外面抽根烟再玩玩手机，等有新的坑位释放了，会有人通知我的，通知我了，我就可以进去蹲了。
   从这个生活实例中能可以看得出来：
   同步就是我需要自己每隔一段时间，以轮训的方式去看看有没有空的坑位；
   异步则是有人拉完茅坑会通知你，通知你后你再回去蹲；阻塞就是在等待的过程中，你不去做其他任何事情，干等着；非阻塞就是你再等待的过程中可以去做其他的事，比如抽烟、喝酒、烫头、玩手机。
   小结：异步的优势显而易见，大大优化用户体验，非阻塞使得系统资源开销远远小于阻塞模式，因为系统不需要创建新的进程(或线程)，大大地节省了系统的资源，如此多出来的系统资源可以给其他的中间件去服务了。

7.nginx.conf配置文件详解

7.1 nginx.conf结构

7.2 nginx.conf 核心配置文件说明

设置worker进程的用户，指的linux中的用户，会涉及到nginx操作目录或文件的一些权限，默认为nobody
user root;
worker进程工作数设置，一般来说CPU有几个，就设置几个，或者设置为N-1也行
worker_processes 1;
nginx 日志级别debug | info | notice | warn | error | crit | alert | emerg，错误级别从左到右越来越大
设置nginx进程
pidpid logs/nginx.pid;
设置工作模式

events {
    # 默认使用epoll
    use epoll;
    # 每个worker允许连接的客户端最大连接数
    worker_connections  10240;
}

http 是指令块，针对http网络传输的一些指令配置

http {
}

include 引入外部配置，提高可读性，避免单个配置文件过大
include mime.types;
设定日志格式，main为定义的格式名称，如此 access_log 就可以直接使用这个变量了
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ufp2OnC5-1586509226566)(en-resource://database/1286:1)]

参数名	参数意义
$remote_addr	客户端ip
$remote_user	远程客户端用户名，一般为：’-’
$time_local	时间和时区
$request	请求的url以及method
$status	响应状态码
$body_bytes_send	响应客户端内容字节数
$http_referer	记录用户从哪个链接跳转过来的
$http_user_agent	用户所使用的代理，一般来时都是浏览器
$http_x_forwarded_for	通过代理服务器来记录客户端的ip

sendfile使用高效文件传输，提升传输性能。启用后才能使用tcp_nopush，是指当数据表累积一定大小后才发送，提高了效率。

sendfile        on;
tcp_nopush      on;

keepalive_timeout设置客户端与服务端请求的超时时间，保证客户端多次请求的时候不会重复建立新的连接，节约资源损耗。

#keepalive_timeout  0;
keepalive_timeout  65;

gzip启用压缩，html/js/css压缩后传输会更快
gzip on;
server可以在http指令块中设置多个虚拟主机

• listen 监听端口
• server_name localhost、ip、域名
• location 请求路由映射，匹配拦截
• root 请求位置
• index 首页设置

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

8.使用Nginx为静态资源提供服务

8.1 静态网页的配置

server {
        # 访问的端口
        listen       90;
        # 访问的路径
        server_name  localhost;
        # 路由的配置
        location / {
            # 资源的存放路径
            root   /home/software/foodie-shop;
            # 默认打开界面
            index  index.html index.htm;
        }
    }

8.2 静态资源的配置

server {
        # 访问的端口
        listen       90;
        # 访问的路径
        server_name  localhost;
        # 路由的配置
       location /test {
            root    /home;
        }
    }

文件存放路径

网站访问路径

8.3 location的匹配规则解析

#正则表达式。*代表不区分大小写
location ~* \.(GIF|png|bmp|jpg|jpeg){
root /home;
}

#精确匹配
location  = /{
root /home;
}

#^~ 以某个字符路径开头请求
location ^~ /imooc/img{
root /home;
}

#^~ 以某个字符路径开头请求
location ^~ /imooc/img{
root /home;
}

#默认匹配规则
location / {
root /home;
}

注：本篇文章一些图片来自于网络