前端工程师不可不知的Nginx知识

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-12-09 04:59 167阅读 0赞

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## 历史背景 ##

互联网的全球化导致了互联网的数据量快速增长，加上在本世纪初摩尔定律在单核 CPU 上的失效，CPU 朝着多核方向发展，而 Apache 显然并没有做好多核架构的准备，它的一个进程同一时间只能处理一个连接，处理完一个请求后才能处理下一个，这无疑不能应对如今互联网上海量的用户。况且进程间切换的成本是非常高的。在这种背景下，Nginx 应运而生，可以轻松处理数百万、上千万的连接。

## Nginx 优势 ##

*  高并发高性能
 *  可扩展性好
 *  高可靠性
 *  热部署
 *  开源许可证

## Nginx 主要应用场景 ##

*  静态资源服务，通过本地文件系统提供服务
 *  反向代理服务、负载均衡
 *  API服务、权限控制，减少应用服务器压力

## Nginx 配置文件和目录 ##

通过 `rpm -ql nginx` 可以查看 Nginx 安装的配置文件和目录。

如图是我在某某云上安装的最新稳定版本的Nginx的配置文件及目录。

![format_png][]

*  /etc/nginx/nginx.conf 核心配置文件
 *  /etc/nginx/conf.d/default.conf 默认http服务器配置文件
 *  /etc/nginx/fastcgi\_params fastcgi配置
 *  /etc/nginx/scgi\_params scgi配置
 *  /etc/nginx/uwsgi\_params uwsgi配置
 *  /etc/nginx/koi-utf
 *  /etc/nginx/koi-win
 *  /etc/nginx/win-utf 这三个文件是编码映射文件，因为作者是俄国人
 *  /etc/nginx/mime.types 设置HTTP协议的Content-Type与扩展名对应关系的文件
 *  /usr/lib/systemd/system/nginx-debug.service
 *  /usr/lib/systemd/system/nginx.service
 *  /etc/sysconfig/nginx
 *  /etc/sysconfig/nginx-debug 这四个文件是用来配置守护进程管理的
 *  /etc/nginx/modules 基本共享库和内核模块
 *  /usr/share/doc/nginx-1.18.0 帮助文档
 *  /usr/share/doc/nginx-1.18.0/COPYRIGHT 版权声明
 *  /usr/share/man/man8/nginx.8.gz 手册
 *  /var/cache/nginx Nginx的缓存目录
 *  /var/log/nginx Nginx的日志目录
 *  /usr/sbin/nginx 可执行命令
 *  /usr/sbin/nginx-debug 调试执行可执行命令

关于 Nginx 的常用命令以及配置文件语法很容易就可以搜到，本文不作赘述，下面从 Nginx 的功能以及实际场景出发看一看各个场景下 Nginx 可以提供给我们哪些配置项。在此之前，我们先来明确两个概念：

## 正向代理 Forward proxy ##

一句话解释正向代理，正向代理的对象是客户端，服务器端看不到真正的客户端。![format_png 1][]

resolver 8.8.8.8 # 谷歌的域名解析地址
    server {
     location / {
          # 当客户端请求我的时候，我会把请求转发给它
          # $http_host 要访问的主机名 $request_uri 请求路径
          proxy_pass http://$http_host$request_uri;
     }
    }

## 反向代理 Reverse proxy ##

一句话解释反向代理，反向代理的对象是服务端，客户端看不到真正的服务端。

![format_png 2][]

## 跨域 ##

跨域是前端工程师都会面临的场景，跨域的解决方案有很多。不过要知道在生产中，要么使用 CORS 、要么使用 Nginx 反向代理来解决跨域。在 Nginx 的配置文件中进行如下配置即可：

server {
        listen   80;
        server_name   localhost; # 用户访问 localhost，反向代理到 http://webcanteen.com
        location / {
            proxy_pass http://webcanteen.com
        }
    }

## Gzip ##

Gzip 是互联网上非常普遍的一种数据压缩格式，对于纯文本来说可以压缩到原大小的 40%，可以节省大量的带宽。不过需要注意的是，启用 Gzip 所需的 HTTP 最低版本是 1.1。

location ~ .*\. (jpg|png|gif)$ {
        gzip off; #关闭压缩
        root /data/www/images;
    }
    location ~ .*\. (html|js|css)$ {
        gzip on; #启用压缩
        gzip_min_length 1k; # 超过1K的文件才压缩
        gzip_http_version 1.1; # 启用gzip压缩所需的HTTP最低版本
        gzip_comp_level 9; # 压缩级别，压缩比率越高，文件被压缩的体积越小
        gzip_types text/css application/javascript; # 进行压缩的文件类型
        root /data/www/html;
    }

## 请求限制 ##

对于大流量恶意的访问，会造成带宽的浪费，给服务器增加压力。往往对于同一 IP 的连接数以及并发数进行限制。

关于请求限制主要有两种类型：

*  limit\_conn\_module 连接频率限制
 *  limit\_req\_module 请求频率限制

# $binary_remote_addr 远程IP地址 zone 区域名称 10m内存区域大小
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=coon_zone:10m;
    server {
        # conn_zone 设置对应的共享内存区域 1是限制的数量
     limit_conn conn_zone 1;
    }

# $binary_remote_addr 远程IP地址 zone 区域名称 10m内存区域大小 rate 为请求频率 1s 一次
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_zone:10m rate=1r/s;
    server {
        location / {
            # 设置对应的共享内存区域 burst最大请求数阈值 nodelay不希望超过的请求被延迟
            limit_req zone=req_zone burst=5 nodelay;
        }
    }

## 访问控制 ##

关于访问控制主要有两种类型：

*  \-http\_access\_module 基于 IP 的访问控制
 *  \-http\_auth\_basic\_module 基于用户的信任登陆

(基于用户的信任登陆不是很安全，本文不做配置介绍)

以下是基于 IP 的访问控制：

server {
     location ~ ^/index.html {
      # 匹配 index.html 页面 除了 127.0.0.1 以外都可以访问
      deny 127.0.0.1;
      allow all;
     }
    }

## ab命令 ##

ab命令全称为：Apache bench，是 Apache 自带的压力测试工具，也可以测试 Nginx、IIS 等其他 Web 服务器。

*  \-n 总共的请求数
 *  \-c 并发的请求数

ab -n 1000 -c 5000 http://127.0.0.1/

## 防盗链 ##

防盗链的原理就是根据请求头中 referer 得到网页来源，从而实现访问控制。这样可以防止网站资源被非法盗用，从而保证信息安全，减少带宽损耗，减轻服务器压力。

location ~ .*\.(jpg|png|gif)$ { # 匹配防盗链资源的文件类型
        # 通过 valid_referers 定义合法的地址白名单 $invalid_referer 不合法的返回403  
        valid_referers none blocked 127.0.0.1;
        if ($invalid_referer) {
            return 403;
        }
    }

## 负载均衡 Load Balance ##

当我们的网站需要解决高并发、海量数据问题时，就需要使用负载均衡来调度服务器。将请求合理的分发到应用服务器集群中的一台台服务器上。

![format_png 3][]

Nginx 可以为我们提供负载均衡的能力，具体配置如下：

# upstream 指定后端服务器地址
    # weight 设置权重
    # server 中会将 http://webcanteen 的请求转发到 upstream 池中
    upstream webcanteen {
        server 127.0.0.1:66 weight=10;
        server 127.0.0.1:77 weight=1;
        server 127.0.0.1:88 weight=1;
    }
    server {
        location / {
            proxy_pass http://webcanteen
        }
    }

### 后端服务器状态 ###

后端服务器支持以下的状态配置：

*  down：当前服务器不参与负载均衡
 *  backup：当其他节点都无法使用时的备用服务器
 *  max\_fails：允许请求失败的次数，若到达就会休眠
 *  fail\_timeout：经过max\_fails次失败后，服务器的暂停时间，默认为10s
 *  max\_conns：限制每个服务器的最大接收连接数

upstream webcanteen {
     server 127.0.0.1:66 down;
     server 127.0.0.1:77 backup;
     server 127.0.0.1:88  max_fails=3 fail_timeout=10s;
     server 127.0.0.1:99 max_conns=1000;
    }

### 分配方式 ###

*  轮询(默认），每个请求按照时间顺序轮流分配到不同的后端服务器，如果某台后端服务器宕机，Nginx 轮询列表会自动将它去除掉。
 *  weight(加权轮询)，轮询的加强版，weight 和访问几率成正比，主要用于后端服务器性能不均的场景。
 *  ip\_hash，每个请求按照访问 IP 的 hash 结果分配，这样每个访问可以固定访问一个后端服务器。
 *  url\_hash，按照访问 URL 的 hash 结果来分配请求，使得每个URL定向到同一个后端服务器上，主要应用于后端服务器为缓存时的场景。
 *  自定义hash，基于任意关键字作为 hash key 实现 hash 算法的负载均衡
 *  fair，按照后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短则优先分配。

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