高性能web服务器之Nginx使用详解

迈不过友情╰ 2021-09-24 10:12 375阅读 0赞

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### 文章目录 ###

*  1 什么是Nginx
 *  2 Linux下搭建Nginx运行环境
 *  3 Nginx运行中进程间的关系
 *  4 Nginx配置文件详解
 *  5 Nginx虚拟主机配置
 *   *  5.1 什么是虚拟主机
     *  5.2 Nginx 配置文件的基础结构
     *  5.3 基于Nginx实现虚拟主机的配置
     *   *  5.3.1 基于端口的虚拟主机配置（推荐使用）
         *  5.3.2 基于域名的虚拟主机配置（推荐使用）
         *   *  5.3.2.1 配置 Windows Hosts文件
             *  5.3.2.2 配置 Nginx conf文件
         *  5.3.3 基于IP的虚拟主机配置
 *  6 基于Nginx部署静态网站
 *  7 基于Nginx实现负载均衡
 *   *  7.1 什么是负载均衡
     *  7.2 Nginx实现负载均衡的策略
     *   *  7.2.1 轮询负载均衡策略（默认）
         *  7.2.2 最少连接数负载均衡策略
         *  7.2.3 权重负载均衡策略
         *  7.2.4 ip hash负载均衡策略
         *  7.2.5 另外几个配置参数说明

# 1 什么是Nginx #

Nginx (engine x) 是一个`高性能的HTTP和反向代理web服务器`，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务。Nginx是由伊戈尔·赛索耶夫为俄罗斯访问量第二的Rambler.ru站点（俄文：Рамблер）开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。

其将源代码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。2011年6月1日，nginx 1.0.4发布。

Nginx是一款轻量级的Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，在BSD-like 协议下发行。其特点是`占有内存少`，`并发能力强`，事实上nginx的并发能力在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用nginx网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。([百度百科][Link 1])

`Nginx`和`Lighttpd`一样，都是轻量级、高性能的Web服务器，欧美业界开发者比较钟爱 Lighttpd，国内的公司更青睐Nginx， Lighttpd在国内使用比较少。

# 2 Linux下搭建Nginx运行环境 #

可以参考我的另一边博文，进行Nginx的基础环境搭建：[https://blog.csdn.net/smilehappiness/article/details/106663758][https_blog.csdn.net_smilehappiness_article_details_106663758]

# 3 Nginx运行中进程间的关系 #

**Nginx服务启动后，会产生如下进程：**  
![在这里插入图片描述][20200610150328791.png]  
部署Nginx时都是使用一个master进程来管理多个worker 进程，一般情况下，worker进程的数量与服务器上的CPU核心数相等，`每一个worker进程用来提供互联网服务`，`master进程则只负责监控管理worker进程`，当任意一个worker进程出现错误从而导致coredump时，master进程会立刻启动新的worker进程继续服务，另外`master进程还为管理员提供命令行服务，包括诸如启动服务、停止服务、重载配置文件、平滑升级程序等操作`；

master进程完全接管多个worker进程不但可以提高服务的`健壮性`（一个worker进程出错后，其他worker进程仍然可以正常提供服务），最重要的是，这样可以充分利用现在多核CPU处理并发，另外要把worker进程数量设置得与CPU核心数量一致，这是Nginx与Apache服务器的不同之处。

在Apache上每个进程在一个时刻只处理一个请求，因此如果希望apache服务器拥有并发处理的请求数更多，就要把Apache的进程或线程数设置得更多，通常会达到一台服务器拥有几百个上千个工作进程，这样大量的进程间切换将带来无谓的系统资源消耗。

而Nginx一个worker进程可以同时处理的请求数`只受限于内存大小`，而且在架构设计上，不同的worker进程之间处理并发请求时几乎没有同步锁的限制，worker进程通常不会进入睡眠状态，因此`当Nginx上的进程数与CPU核心数相等时，进程间切换的代价最小`，因为，**Nginx底层是采用c语言调用Linux内核epoll1事件模型来实现的，这是一种`多路复用IO模型`**。

# 4 Nginx配置文件详解 #

可以参考我的另一篇博文：[https://blog.csdn.net/smilehappiness/article/details/106676066][https_blog.csdn.net_smilehappiness_article_details_106676066]

# 5 Nginx虚拟主机配置 #

## 5.1 什么是虚拟主机 ##

虚拟主机是一种特殊的软硬件技术，它可以将网络上的每一台计算机分成多个虚拟主机，每个虚拟主机可以独立对外提供 www 服务，这样就可以实现一台主机对外提供多个 web 服务，每个虚拟主机之间是独立的，互不影响的。

简单来说，虚拟主机就是，一个nginx服务可以当做多台服务器去使用，可以部署多个web应用。

## 5.2 Nginx 配置文件的基础结构 ##

# ...
    
    events { 
        # ...
    }
    
    http { 
        # ...
        
        server{ 
            # ...
        }
        
        # ...
        
        server{ 
            # ...
        }
    }

注：每个 server其实就是一个虚拟主机

## 5.3 基于Nginx实现虚拟主机的配置 ##

**通过 Nginx 可以实现虚拟主机的配置，Nginx 支持三种类型的虚拟主机配置：**

*  基于 IP 的虚拟主机
 *  基于域名的虚拟主机
 *  基于端口的虚拟主机

### 5.3.1 基于端口的虚拟主机配置（推荐使用） ###

创建`/opt/www/smilehappiness/80`目录、`/opt/www/smilehappiness/81`目录和`/opt/www/smilehappiness/82`目录、并在目录中，分别添加一个html页面，方便看到不同的效果。

**笔者使用的html内容：**

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    <title>this is 82 nginx</title>
    <style> body { width: 35em; margin: 0 auto; font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; } </style>
    </head>
    <body>
    <h1>Welcome to 82 nginx!</h1>
    <p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
    working. Further configuration is required.</p>
    
    <p>For online documentation and support please refer to
    <a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
    Commercial support is available at
    <a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
    
    <p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
    </body>
    </html>

**配置文件示例如下：**

worker_processes  4;
    
    events { 
          worker_connections  65535;
    }
    
    
    http { 
        include       mime.types;
        default_type  application/octet-stream;
    
        sendfile        on;
    
        keepalive_timeout  65;
    
        # 基于端口的虚拟主机配置-80端口 
        server { 
    	# 监听80端口
            listen       80;
            server_name  localhost;
    
    	# 匹配，所有80端口下的/请求
            location / { 
    	    # 使用root指令，指定虚拟主机目录，即网页存放目录
    	    # 比如说，访问http://ip:80即可访问到，/opt/www/smilehappiness/80这个目录下的html或者htm结尾的欢迎页面
                root /opt/www/smilehappiness/80;
    	    # 指定欢迎页面，按从左到右顺序查找
                index index.html index.htm;
            }
    		
            error_page 500 502 503 504 /50x.html;
            location = /50x.html { 
                root html;
            }
    
        }
    
    
        # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
        # 基于端口的虚拟主机配置-81端口 
        server { 
    	# 监听81端口
            listen       81;
            server_name  localhost;
    
            location / { 
    	    # 比如说，访问http://ip:81即可访问到，/opt/www/smilehappiness/81这个目录下的html或者htm结尾的欢迎页面
                root /opt/www/smilehappiness/81;
                index  index.html index.htm;
            }	
                                               
            error_page   500 502 503 504  /50x.html;
            location = /50x.html { 
                root   html;
            }
    
        }
    
        # 基于端口的虚拟主机配置-82端口 
        server { 
    	# 监听82端口
            listen       82;
            server_name  localhost;
    
          	location / { 
                root /opt/www/smilehappiness/82;
                index  index.html index.htm;
            } 
                                               
            error_page   500 502 503 504  /50x.html;
            location = /50x.html { 
                root   html;
            }
        }
    
    }

**效果如下：**

*  基于80端口的虚拟主机
    
    **访问地址，可以看到如下界面：** `http://ip:80`  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NtaWxlaGFwcGluZXNz_size_16_color_FFFFFF_t_70]
 *  基于81端口的虚拟主机
    
    **访问地址，可以看到如下界面：** `http://ip:81`  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NtaWxlaGFwcGluZXNz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
 *  基于82端口的虚拟主机
    
    **访问地址，可以看到如下界面：** `http://ip:82`  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NtaWxlaGFwcGluZXNz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
    `这样，配置不同的server，每个server中，配置不同的端口号和页面映射路径，这样就完成了，基于端口号的Nginx虚拟主机`。
    
    注意：如果你是用的是阿里云或者腾讯云等服务器，不要忘记开放防火墙端口，否则可能访问不到页面。

### 5.3.2 基于域名的虚拟主机配置（推荐使用） ###

`两个域名指向同一台Nginx服务器，用户访问不同的域名显示不同的网页内容`。这种方式`在企业中其实也用的挺多的`，公司一般会设置多个域名，这样根据不同的域名映射同一台Nginx服务器，可以实现不同网站的访问。

下边为了方便测试，修改了本地windows系统的hosts文件，实际项目开发中，公司都有自己的域名，不需要修改本地windows的这个hosts文件。

#### 5.3.2.1 配置 Windows Hosts文件 ####

修改 window 的 hosts 文件：（`C:\Windows\System32\drivers\etc`）  
通过修改host文件，指定admin.smilehappiness.cn和user.smilehappiness.cn对应同一个路径：`http://ip:80`

**在hosts文件中，添加以下内容即可：**

ip:80 admin.smilehappiness.cn
    ip:80 user.smilehappiness.cn

#### 5.3.2.2 配置 Nginx conf文件 ####

创建`/opt/www/smilehappiness/admin`目录、`/opt/www/smilehappiness/user`目录并在目录中，分别添加一个html页面，方便看到不同的效果。

**配置conf文件示例如下：**

worker_processes  4; events { 
          worker_connections  65535;
    }
    
    
    http { 
        include       mime.types;
        default_type  application/octet-stream;
    
        sendfile        on;
    
        keepalive_timeout  65; # 基于域名的虚拟主机配置 server { 
    	# 监听80端口
            listen       80;
            server_name  admin.smilehappiness.cn; location / { 
    	    # 使用root指令，指定虚拟主机目录，即网页存放目录
    	    # 比如说，访问http://ip:80即可访问到，/opt/www/smilehappiness/admin这个目录下的html或者htm结尾的欢迎页面
                root /opt/www/smilehappiness/admin;
    	    # 指定欢迎页面，按从左到右顺序查找
                index index.html index.htm;
            }
    		
            error_page 500 502 503 504 /50x.html; location = /50x.html { 
                root html;
            }
    
        }
    
    
        # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration # 基于域名的虚拟主机配置 server { 
    	# 监听80端口
            listen       80;
            server_name  user.smilehappiness.cn; location / { 
    	    # 使用root指令，指定虚拟主机目录，即网页存放目录
    	    # 比如说，访问http://ip:80即可访问到，/opt/www/smilehappiness/user这个目录下的html或者htm结尾的欢迎页面
                root /opt/www/smilehappiness/user;
    	    # 指定欢迎页面，按从左到右顺序查找
                index index.html index.htm;
            }
    		
            error_page 500 502 503 504 /50x.html; location = /50x.html { 
                root html;
            }
    
        }
     }

这样，就实现了相同的端口号，基于域名的虚拟主机。

### 5.3.3 基于IP的虚拟主机配置 ###

Linux 操作系统允许添加 IP别名，IP别名就是在一块物理网卡上绑定多个lP地址。这样就能够在使用单一网卡的同一个服务器上运行多个基于IP的虚拟主机。

这种场景用的极少，这里不进行测试了，感兴趣的童鞋们，可以使用下文给出的虚拟主机配置的参考资料链接，进行设置。

# 6 基于Nginx部署静态网站 #

这个可以参考上一节中，虚拟主机的配置，以上的配置方式，就是使用`root`映射到静态资源路径`/opt/www/smilehappiness`下，读取index.html或者index.htm页面，当然，也可以把静态资源文件放到nginx  
默认的静态页面路径`/usr/local/nginx/html`下，进行资源的访问。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NtaWxlaGFwcGluZXNz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

# 7 基于Nginx实现负载均衡 #

## 7.1 什么是负载均衡 ##

负载均衡，英文名称为Load Balance，其含义就是指`将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行运行`，例如FTP服务器、Web服务器、企业核心应用服务器和其它主要任务服务器等，从而协同完成工作任务。  
负载均衡构建在原有网络结构之上，`它提供了一种透明且廉价有效的方法扩展服务器和网络设备的带宽、加强网络数据处理能力、增加吞吐量、提高网络的可用性和灵活性`。（[百度百科][Link 2]）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NtaWxlaGFwcGluZXNz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 7.2 Nginx实现负载均衡的策略 ##

通过以上简单案例我们可以发现，Nginx的各种应用就是基于配置文件的，只需要对其进行配置即可完成，所以实现负载均衡也是对nginx.conf进行配置。

**Nginx配置负载均衡需要两个步骤：**

*  配置一个`upstream`
 *  配置location里面的 `proxy_pass`

负载均衡大概有以下几种策略，下面逐步进行介绍。

### 7.2.1 轮询负载均衡策略（默认） ###

轮寻（`round-robin`），意思就是每一台机器访问一次，轮流去访问每一台机器

**Default load balancing configuration：**

http { 
        upstream myapp1 { 
            server srv1.example.com;
            server srv2.example.com;
            server srv3.example.com;
        }
    
        server { 
            listen 80;
    
            location / { 
                proxy_pass http://myapp1;
            }
        }
    }

以上这个示例，当没有配置负载均衡策略，或者手动配置了这种策略方式，就会采用轮询的负载均衡策略。这个例子中，配置了三个应用实例，当请求打到Nginx服务器上时，会轮训的去访问每一台应用实例，从而达到分流的效果。

### 7.2.2 最少连接数负载均衡策略 ###

使用`least_conn`最小连接数负载均衡策略，简单理解，就是在某些请求需要更长时间才能完成的情况下，更公平地控制应用程序实例的负载。Nginx将尝试不会把过多的请求负载到繁忙的应用程序服务器上，而是将新请求分发到较不繁忙的服务器上。

**如果使用这种策略，可以使用以下方式进行conf的配置：**

http { 
        upstream myapp1 { 
            least_conn;
    	    server srv1.example.com;
    	    server srv2.example.com;
    	    server srv3.example.com;
        }
    
        server { 
            listen 80;
    
            location / { 
                proxy_pass http://myapp1;
            }
        }
    }

### 7.2.3 权重负载均衡策略 ###

使用轮询的负载均衡策略，是把请求均分到每一个应用实例上，而`Weighted load balancing`权重负载均衡策略，是把一些请求，分发到服务器资源较好的应用实例上。

**如果使用这种策略，可以使用以下方式进行conf的配置：**

http { 
        upstream myapp1 { 
           server srv1.example.com weight=5;
           server srv2.example.com weight=2;
           server srv3.example.com;
        }
    
        server { 
            listen 80;
    
            location / { 
                proxy_pass http://myapp1;
            }
        }
    }

以上方式，就是按照比例访问，下面的配置就是5:2:1。整体来看，请求srv1、srv2、srv3三台应用实例的比例大概是5:2:1

### 7.2.4 ip hash负载均衡策略 ###

ip hash负载均衡策略，相当于一个用户绑定到了后台的一个具体的tomcat机器上，只要ip不变那么该用户就永远是访问后台的某一个固定的tomcat机器，可以用来快速解决session共享的问题，但此方案也存在一些不足，万一这台服务器宕机了，那么用户就不能访问了。

**如果使用这种策略，可以使用以下方式进行conf的配置：**

http { 
        upstream myapp1 { 
            ip_hash;
    	    server srv1.example.com;
    	    server srv2.example.com;
    	    server srv3.example.com;
        }
    
        server { 
            listen 80;
    
            location / { 
                proxy_pass http://myapp1;
            }
        }
    }

### 7.2.5 另外几个配置参数说明 ###

Nginx服务，有一个健康检查机制，以此来保证服务的最大可用性。

`max_fails`指令设置在faild失败期间与服务器通信的连续不成功尝试次数。默认情况下，max\_fails设置为1。设置为0时，将禁用此服务器的运行状况检查。

`fail_timeout`参数还定义将服务器标记为failed的时间。服务器失败后的fail超时间隔之后，nginx将开始用实时客户端的请求优雅地探测服务器。如果探测成功，服务器将被标记为活动的。

upstream backserver {  
    	# max_fails 最大的失败次数，失败次数超过该值，就不会负载到该机器
    	# fail_timeout 最大失败次数后，再等多久可以再让该机器参与负载
    	server srv1.example.com max_fails=3 fail_timeout=5;
    	# 其它所有的非backup机器down的时候，才请求backup机器
    	server srv2.example.com backup; 
    	# down表示当前的server是down状态，不参与负载均衡
    	server srv3.example.com down; 
    }

`好啦，本篇Nginx的基础使用就介绍到这里了，欢迎老铁们评论探讨问题！`

本文参考资料：  
Nginx官方文档： [http://nginx.org/en/docs/][http_nginx.org_en_docs]  
负载均衡官方配置文档：[http://nginx.org/en/docs/http/load\_balancing.html ][http_nginx.org_en_docs_http_load_balancing.html]  
虚拟主机配置参考资料：[https://www.jianshu.com/p/b164c001a555][https_www.jianshu.com_p_b164c001a555]

> 写博客是为了记住自己容易忘记的东西，另外也是对自己工作的总结，希望尽自己的努力，做到更好，大家一起努力进步！  
>   
> 如果有什么问题，欢迎大家评论，一起探讨，代码如有问题，欢迎各位大神指正！  
>   
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1.  `epoll`是Linux上处理高并发网络连接的利器。 ↩︎

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/nginx/3817705?fr=aladdin
[https_blog.csdn.net_smilehappiness_article_details_106663758]: https://blog.csdn.net/smilehappiness/article/details/106663758
[20200610150328791.png]: /images/20210923/1c1d4739854748b0ab5dbc29b15bec2a.png
[https_blog.csdn.net_smilehappiness_article_details_106676066]: https://blog.csdn.net/smilehappiness/article/details/106676066
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NtaWxlaGFwcGluZXNz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210923/f8caa4b46de443dda17632c7fde25c55.png
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