Nginx应用指南

目录

• 1、Nginx基本简述
  • 1.1 常见的HTTP服务
  • 1.2 Nginx应用场景
• 2、Nginx优秀特性
  • 2.1 Nginx基于IO多路复用
    • 2.1.1 什么是select
    • 2.1.2 epool模型
  • 2.2 轻量级
  • 2.3 CPU亲和(affinity)
  • 2.4 sendfile
• 3、Nginx快速安装
• 4、Nginx安装目录
• 5、Nginx编译参数
• 6、Nginx常用模块
• 7、Nginx内置变量
• 8、openresty编译安装

1、Nginx基本简述

Nginx是一个开源且高性能、可靠的HTTP中间件、代理服务。

• 开源: 直接获取源代码

• 高性能: 支持海量并发

1.1 常见的HTTP服务

1. HTTPD -> Apache基金会
2. IIS -> 微软
3. GWS -> Google
4. openrestry ->
5. tengline -> 淘宝基于Nginx开发
6. lighttpd ->

1.2 Nginx应用场景

• 静态处理
• 反向代理
• 负载均衡
• 资源缓存
• 安全防护
• 访问限制
• 访问认证

2、Nginx优秀特性

2.1 Nginx基于IO多路复用

IO复用解决的是并发性的问题，Socket作为复用，

IO复用(串行,产生阻塞)

IO复用(多线程, 消耗大)

IO多路复用(主动上报)

多个描述符的I/O操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成，这就叫I/O多路复用，这里的 "复用"指的是复用同一个线程。

IO多路复用的实现方式有select、poll、Epool

2.1.1 什么是select

select缺点：

1. 能够监视文件描述符的数量存在最大限制
2. 线性遍历扫描效率低下

2.1.2 epool模型

1. 每当FD就绪，采用系统的回调函数之间将fd放入,效率更高
2. 最大连接无限制

2.2 轻量级

1. 功能模块少
2. 代码模块化

2.3 CPU亲和(affinity)

将CPU核心和Nginx工作进程绑定方式，把每个worker进程固定在一个cpu上执行，减少切换cpu的cache miss，获得更好的性能。

2.4 sendfile

传统文件传输, 在实现上其实是比较复杂的, 其具体流程细节如下：

1. 调用read函数，文件数据被复制到内核缓冲区
2. read函数返回，文件数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区
3. write函数调用，将文件数据从用户缓冲区复制到内核与socket相关的缓冲区。
4. 数据从socket缓冲区复制到相关协议引擎。

传统文件传输数据实际上是经过了四次复制操作:
硬盘—> 内核buf —> 用户buf —> socket缓冲区(内核) —> 协议引擎
也就是说传统的文件传输需要经过多次上下文的切换才能完成拷贝或读取, 效率不高。

sendfile文件传输是在内核中操作完成的, 函数直接在两个文件描述符之间传递数据, 从而避免了内核缓冲区数据和用户缓冲区数据之间的拷贝, 操作效率很高, 被称之为零拷贝。

1. 系统调用sendfile函数通过 DMA 把硬盘数据拷贝到 kernel buffer。
2. 数据被 kernel 直接拷贝到另外一个与 socket 相关的 kernel buffer。
3. DMA把数据从kernel buffer直接拷贝给协议栈。

这里没有用户空间和内核空间之间的切换，在内核中直接完成了从一个buffer到另一个buffer的拷贝。

3、Nginx快速安装

• Mainline version 开发版
• Stable version 稳定版
• Legacy version 历史版本

$ yum install -y gcc gcc-c++ autoconf pcre pcre-devel make automake wget httpd-tools vim tree

$ cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true

[nginx-mainline]
name=nginx mainline repo
baseurl=http://nginx.org/packages/mainline/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=0
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true
EOF

$ yum clean all && yum makecache fast

$ yum install nginx

$ nginx -v
nginx version: nginx/1.24.0

4、Nginx安装目录

为了让大家更清晰的了解Nginx软件的全貌，有必要介绍下Nginx安装后整体的目录结构及文件功能。源码安装通过执行tree /soft/nginx/命令来查看，我们这里是选择RPM包方式安装, 所以执行如下命令查看：

$ rpm -ql nginx

如下表格对Nginx安装目录做详细概述

路径	类型	作用
/etc/nginx /etc/nginx/nginx.conf /etc/nginx/conf.d /etc/nginx/conf.d/default.conf	配置文件	Nginx主配置文件
/etc/nginx/fastcgi_params /etc/nginx/scgi_params /etc/nginx/uwsgi_params	配置文件	Cgi、Fastcgi、Uwcgi配置文件
/etc/nginx/win-utf /etc/nginx/koi-utf /etc/nginx/koi-win	配置文件	Nginx编码转换映射文件
/etc/nginx/mime.types	配置文件	http协议的Content-Type
/etc/rc.d/init.d/nginx /etc/rc.d/init.d/nginx-debug /etc/sysconfig/nginx /etc/sysconfig/nginx-debug	配置文件	配置系统守护进程管理器
/etc/logrotate.d/nginx	配置文件	Nginx日志轮询,日志切割
/usr/sbin/nginx /usr/sbin/nginx-debug	命令	Nginx终端管理命令
/usr/share/doc/nginx-1.12.2 /usr/share/man/man8/nginx.8.gz	目录	Nginx的帮助手册
/var/cache/nginx	目录	Nginx的缓存目录
/var/log/nginx	目录	Nginx的日志目录
/etc/nginx/modules /usr/lib64/nginx /usr/lib64/nginx/modules	目录	Nginx模块目录
/usr/share/nginx /usr/share/nginx/html /usr/share/nginx/html/50x.html /usr/share/nginx/html/index.html	目录	Nginx默认站点目录

5、Nginx编译参数

查看Nginx编译参数

$ nginx -V

下表展示了Nginx编译参数选项以及作用

编译选项	作用
--prefix=/etc/nginx	程序安装目录和路径
--sbin-path=/usr/sbin/nginx	Nginx启动停止命令
--modules-path=/usr/lib64/nginx/modules	Nginx模块路径
--conf-path=/etc/nginx/nginx.conf	Nginx主配置文件路径
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log	Nginx错误日志路径
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log	Nginx访问日志路径
--pid-path=/var/run/nginx.pid	NginxPid路径
--lock-path=/var/run/nginx.lock	Nginx锁路径
--http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp	client头部临时缓存文件
--http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp	proxy临时缓存文件
--http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp	fastcgi临时缓存文件
--http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp	uwsgi临时缓存文件
--http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp	scgi临时缓存文件
--user=nginx	设定Nginx进程启动用户
--group=nginx	设定Nginx进程启动组(安全)
--with-cc-opt	设置额外的参数将被添加到CFLAGS变量
--with-ld-opt	设置附加的参数, 链接系统库

6、Nginx常用模块

Nginx模块分为 Nginx官方模块以及Nginx第三方模块

Nginx编译选项	模块作用
ngx_http_core_module	包含一些核心的http参数配置，对应Nginx的配置区块部分
ngx_http_access_module	访问控制模块，用来控制网站用户对Nginx的访问
ngx_http_gzip_module	压缩模块，对Nginx返回的数据压缩，属于性能优化模块
ngx_http_fastcgi_module	fastci模块，和动态应用相关的模块，例如PHP
ngx_http_proxy_module	proxy代理模块
ngx_http_upstream_module	负载均衡模块，可以实现网站的负载均衡功能及节点的健康检查。
ngx_http_rewrite_module	URL地址重写模块
ngx_http_limit_conn_module	限制用户并发连接数及请求数模块
ngx_http_limit_req_module	限制Nginx request processing rate根据定义的key
ngx_http_log_module	访问日志模块，以指定的格式记录Nginx客户访问日志等信息
ngx_http_auth_basic_module	Web认证模块，设置Web用户通过账号密码访问Nginx
nginx_http_ssl_module	ssl模块，用于加密的http连接，如https

7、Nginx内置变量

http核心模块的内置变量

$uri: 当前请求的uri，不带参数
$request_uri: 请求的uri，带完整参数
$host: http请求报文中host首部,如果没有则以处理此请求的虚拟主机的主机名代替
$hostname: nginx服务运行在主机的主机名
$remote_addr: 客户端IP
$remote_port: 客户端端口
$remote_user: 使用用户认证时客户端用户输入的用户名
$request_filename: 用户请求中的URI经过本地root或alias转换后映射的本地文件路径
$request_method: 请求方法, GET POST PUT
$server_addr: 服务器地址
$server_name: 服务器名称
$server_port: 服务器端口
$server_protocol: 服务器向客户端发送响应时的协议, 如http/1.1 http/1.0
$scheme:在请求中使用scheme, 如http://xxx.com中的http
$http_HEADER: 匹配请求报文中指定的HEADER
$http_host: 匹配请求报文中的host首部
$document_root: 当前请求映射到的root配置

8、openresty编译安装

$ mkdir /soft/package/src -p
$ mkdir /soft/package/src/ngx_3rd -p
$ useradd -s /sbin/nologin -M www
$ yum -y install wget  make gcc gcc-c++ zlib-devel openssl \
openssl-devel pcre-devel kernel keyutils  patch perl zlib \
tcl readline-devel glic libxslt-devel gd-devel GeoIP-devel \
libevent libevent-devel

$ cd /soft/package/src
#openresty安装包
$ wget https://openresty.org/download/openresty-1.11.2.2.tar.gz
$ tar -xf openresty-1.11.2.2.tar.gz

#libdrizzle模块
$ wget http://openresty.org/download/drizzle7-2011.07.21.tar.gz
$ tar xzvf drizzle7-2011.07.21.tar.gz
$ cd drizzle7-2011.07.21/
$ ./configure --without-server
$ make libdrizzle-1.0
$ make install-libdrizzle-1.0

#openssl依赖包安装
$ wget https://www.openssl.org/source/openssl-1.0.2d.tar.gz
$ tar -xf openssl-1.0.2d.tar.gz

#pcre依赖
$ wget -O pcre-8.37.tar.gz \
http://sourceforge.net/projects/pcre/files/pcre/8.37/pcre-8.37.tar.gz/download
$ tar -xf pcre-8.37.tar.gz

$ wget ftp://91.193.69.2/distributive/FreeBSD/ports/local-distfiles/osa/nginx-accesskey-2.0.3.tar.gz
$ tar xf nginx-accesskey-2.0.3.tar.gz
$ mv  nginx-accesskey-2.0.3  ngx_3rd/nginx-accesskey-master

$ cd /soft/package/src/ngx_3rd
$ wget -O ngx_http_consistent_hash.zip \
https://codeload.github.com/replay/ngx_http_consistent_hash/zip/master
$ unzip ngx_http_consistent_hash.zip

$ wget -O nginx-static-etags.zip \
https://codeload.github.com/mikewest/nginx-static-etags/zip/master
$ unzip nginx-static-etags.zip

$ wget -O nginx-http-footer-filter.zip \
https://codeload.github.com/alibaba/nginx-http-footer-filter/zip/master
$ unzip nginx-http-footer-filter.zip

$ wget -O form-input-nginx-module.zip \
https://codeload.github.com/calio/form-input-nginx-module/zip/master
$ unzip form-input-nginx-module.zip

$ wget -O ngx_http_accounting_module.zip \
https://codeload.github.com/Lax/ngx_http_accounting_module/zip/master
$ unzip ngx_http_accounting_module.zip

$ wget -O ngx_log_if.zip \
https://codeload.github.com/cfsego/ngx_log_if/zip/master
$ unzip ngx_log_if.zip

$ wget -O nginx-limit-upstream.zip \
https://codeload.github.com/cfsego/nginx-limit-upstream/zip/master
$ unzip nginx-limit-upstream.zip

$ wget -O limit_upload_rate.zip \
https://codeload.github.com/cfsego/limit_upload_rate/zip/master
$ unzip limit_upload_rate.zip

$ wget -O ngx_devel_kit.zip \
https://codeload.github.com/simpl/ngx_devel_kit/zip/master
$ unzip ngx_devel_kit.zip

$ wget -O nginx-module-vts.zip \
https://codeload.github.com/vozlt/nginx-module-vts/zip/master
$ unzip nginx-module-vts.zip

$ wget -O nginx_tcp_proxy_module.zip \
https://codeload.github.com/yaoweibin/nginx_tcp_proxy_module/zip/master
$ unzip nginx_tcp_proxy_module.zip

$ wget -O nginx-module-sts.zip \
https://codeload.github.com/vozlt/nginx-module-sts/zip/master
$ unzip nginx-module-sts.zip

$ wget -O nginx-http-concat.zip \
https://codeload.github.com/alibaba/nginx-http-concat/zip/master
$ unzip nginx-http-concat.zip

$ wget -O nginx-url.zip \
https://codeload.github.com/vozlt/nginx-module-url/zip/master
$ unzip nginx-url.zip

$ wget -O nginx-access-plus.zip \
https://codeload.github.com/nginx-clojure/nginx-access-plus/zip/master
$ unzip nginx-access-plus.zip


$ cd /soft/package/src/ngx_openresty-1.11.2.2
$ ./configure \
--user=www \
--group=www \
--prefix=/soft/openresty-1.11 \
--pid-path=/soft/openresty-1.11/nginx/pid \
--error-log-path=/soft/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/soft/log/nginx/access.log \
--http-proxy-temp-path=/soft/openresty-1.11/nginx/proxy_temp \
--http-fastcgi-temp-path=/soft/openresty-1.11/nginx/fastcgi_temp \
--http-client-body-temp-path=/soft/openresty-1.11/nginx/client_body_temp \
--with-openssl=/soft/package/src/openssl-1.0.2d \
--with-pcre=/soft/package/src/pcre-8.37 \
--with-libdrizzle=/usr/local \
--with-threads \
--with-file-aio \
--with-http_sub_module \
--with-http_dav_module \
--with-http_flv_module \
--with-http_ssl_module \
--with-http_xslt_module \
--with-http_iconv_module \
--with-http_geoip_module \
--with-http_realip_module \
--with-http_gunzip_module \
--with-http_drizzle_module \
--with-http_addition_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_secure_link_module \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_auth_request_module \
--with-http_random_index_module \
--with-http_image_filter_module \
--without-http_uwsgi_module \
--without-http_scgi_module \
--with-mail \
--with-mail_ssl_module \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-accesskey-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/ngx_http_consistent_hash-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-static-etags-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-http-footer-filter-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/ngx_http_accounting_module-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/ngx_log_if-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-http-concat-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-module-vts-master/ \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-module-url-master/  \
--add-module=/soft/package/src/ngx_3rd/nginx-access-plus-master/src/c/

$ gmake && gmake install && ln -s /soft/openresty-1.11  /soft/openresty