一、Nginx 简介
1.1 概述
Nginx 是一款高性能、轻量级的开源 Web 服务器和反向代理服务器，以其可靠性、丰富的功能和简单的配置而闻名。由 Igor Sysoev 开发，最初用于解决 C10K 问题，与传统的 Web 服务器相比，Nginx 采用异步事件驱动架构，能够处理大量并发连接，并以低资源消耗提供高性能服务。
1.2 应用场景
Nginx 广泛应用于各种 Web 服务场景，包括：
- 静态资源服务: 高效地提供图片、CSS、JavaScript 等静态文件。
- 反向代理: 作为应用程序服务器的前置代理，隐藏真实服务器、负载均衡、缓存内容等。
- 负载均衡: 分配请求到多个后端服务器，提高系统可用性和性能。
- 动态内容服务: 与应用程序服务器配合，处理动态请求，如 PHP、Python、Java 等。
- 安全防护: 实现访问控制、HTTPS 加密、防止 DDoS 攻击等安全功能。
二、Nginx 的优势
- 高性能: 擅长处理并发连接，适合高流量网站。
- 稳定性: 即使在高流量环境下也能保持稳定。
- 模块化: 支持多种模块扩展，如安全、缓存、负载均衡等。
- 轻量级: 占用资源少，易于部署和维护。
- 简单易用: 配置语法简洁，易于上手。
三、Nginx 安装
3.1 Windows 安装
- 从 Nginx 官网下载 Windows 版本的压缩包。
- 解压压缩包到目标目录。
- 运行 nginx.exe 启动 Nginx。
3.2 Linux 安装
推荐使用包管理器安装 Nginx，以 CentOS 为例：
# 安装 Nginx
sudo yum install nginx
# 启动 Nginx
sudo systemctl start nginx3.3 Mac 安装
推荐使用 Homebrew 包管理器安装 Nginx：
# 安装 Nginx
brew install nginx
# 启动 Nginx
brew services start nginx四、Nginx 常用命令
4.1 测试配置文件
# 测试默认配置文件
nginx -t
# 测试指定配置文件
nginx -t -c /path/to/nginx.conf4.2 启动、重启、关闭
# 启动 Nginx
./nginx
# 指定配置文件启动
./nginx -c /path/to/nginx.conf
# 重启 Nginx
nginx -s reload
# 快速关闭 Nginx
nginx -s stop
# 平稳关闭 Nginx
nginx -s quit4.3 开机自启动
# 设置开机自启动 (Linux)
sudo systemctl enable nginx
# 取消开机自启动 (Linux)
sudo systemctl disable nginx
# 使用 brew services 管理 (Mac)
brew services start nginx
brew services stop nginx
brew services restart nginx4.4 查看和停止 Nginx 进程
# 查看 Nginx 进程
ps -ef | grep nginx
# 关闭指定进程
kill -s QUIT <进程号>
# 快速停止 Nginx
kill -TERM <主进程号>
# 强制停止 Nginx
pkill -9 nginx五、Nginx 配置文件
5.1 配置文件结构
Nginx 配置文件采用分层结构，主要包括以下几个部分：
- 全局块 (main): 配置影响 Nginx 全局的指令，如 worker 进程数、pid 文件路径、错误日志等。
- events 块: 配置 Nginx 网络连接相关的设置，如最大连接数、事件驱动模型等。
- http 块: 包含 HTTP 相关的配置，如虚拟主机、代理、缓存、日志等。
- server 块: 定义虚拟主机，每个 server 块对应一个域名或 IP 地址。
- location 块: 定义请求的路由规则，以及针对不同 URL 的处理方式。
5.2 常用指令
5.2.1 全局块
user <用户名> <用户组>: 指定运行 Nginx worker 进程的用户和用户组。worker_processes <数量>: 设置 worker 进程的数量，通常建议设置为 CPU 核心数。error_log <路径> <级别>: 设置错误日志的路径和级别。pid <路径>: 设置 Nginx 主进程 PID 文件的路径。
5.2.2 events 块
worker_connections <数量>: 设置每个 worker 进程的最大连接数。use <模型>: 选择事件驱动模型，如 epoll、kqueue、select 等。multi_accept <on|off>: 设置是否允许同时接收多个网络连接。
5.2.3 http 块
include <路径>: 包含其他配置文件。default_type <MIME 类型>: 设置默认的 MIME 类型。charset <字符集>: 设置默认的字符集。sendfile <on|off>: 开启或关闭高效文件传输模式。gzip <on|off>: 开启或关闭 gzip 压缩。
5.2.4 server 块
listen <端口>: 监听的端口号。server_name <域名>: 虚拟主机的域名。root <路径>: 设置网站根目录。index <文件名>: 设置默认首页文件名。
5.2.5 location 块
location <匹配规则> {}: 定义匹配规则和处理方式。proxy_pass <地址>: 反向代理到指定地址。rewrite <规则> <地址>: URL 重写规则。return <状态码>: 返回指定状态码。
5.3 常用内置变量
Nginx 提供了许多内置变量，可以用于配置指令和日志格式中，以下列举一些常用的变量：
$args: 获取请求 URL 中的 query string 参数。$arg_<参数名>: 获取指定名称的 query string 参数值。$cookie_<cookie 名>: 获取指定名称的 cookie 值。$http_<请求头名>: 获取指定名称的请求头值。$host: 获取请求的域名或 IP 地址。$uri: 获取请求的 URI，不包含 query string。$request_uri: 获取完整的请求 URI，包含 query string。$request_method: 获取请求方法，如 GET、POST 等。
六、Nginx 高级配置
6.1 反向代理
反向代理是 Nginx 最常用的功能之一，可以将客户端请求转发到后端服务器，并返回服务器的响应。
示例配置：
http {
server {
listen 80;
server_name example.com;
location / {
proxy_pass http://backend_server;
}
}
}常用指令：
proxy_pass: 设置反向代理的目标地址。proxy_set_header: 设置转发到后端服务器的请求头。proxy_redirect: 修改后端服务器返回的 Location 头信息。proxy_cache: 开启反向代理缓存。
6.2 负载均衡
负载均衡可以将客户端请求分发到多个后端服务器，提高系统的可用性和性能。
示例配置：
http {
upstream backend {
server backend1.example.com weight=2;
server backend2.example.com;
}
server {
listen 80;
server_name example.com;
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
}常用指令：
upstream: 定义后端服务器组。server: 定义后端服务器地址。weight: 设置服务器权重。ip_hash: 基于客户端 IP 地址进行负载均衡。least_conn: 将请求转发到连接数最少的服务器。
6.3 静态资源缓存
Nginx 可以缓存静态资源，如图片、CSS、JavaScript 等，以减少带宽消耗和提高响应速度。
示例配置：
http {
proxy_cache_path /tmp/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g;
server {
listen 80;
server_name example.com;
location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|css|js)$ {
proxy_cache my_cache;
proxy_pass http://backend_server;
}
}
}常用指令：
proxy_cache_path: 设置缓存路径和参数。proxy_cache: 启用缓存。expires: 设置缓存过期时间。
6.4 HTTPS 配置
Nginx 可以配置 HTTPS 协议，为网站提供安全连接。
示例配置：
server {
listen 443 ssl;
server_name example.com;
ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/private.key;
location / {
# ...
}
}常用指令：
listen 443 ssl: 监听 443 端口并启用 SSL。ssl_certificate: 指定 SSL 证书文件路径。ssl_certificate_key: 指定 SSL 私钥文件路径。
七、Nginx 性能优化
7.1 优化 worker 进程数
将 worker 进程数设置为 CPU 核心数可以提高 CPU 利用率。
7.2 调整缓冲区大小
根据实际情况调整缓冲区大小可以减少磁盘 I/O 操作。
7.3 启用 gzip 压缩
压缩静态资源可以减少网络传输量。
7.4 使用缓存
缓存静态资源和动态内容可以减少服务器负载。
7.5 优化日志级别
降低日志级别可以减少磁盘 I/O 操作。
八、Nginx 安全配置
8.1 限制请求速率
防止恶意流量攻击，可以通过设置限制请求速率来保护服务器。
8.2 使用 HTTPS
HTTPS 协议可以加密数据传输，提高网站安全性。
8.3 设置访问控制
可以通过设置 IP 白名单或黑名单来限制特定 IP 地址的访问。
九、Nginx 常见问题与解决方案
9.1 Nginx 无法启动
可能原因：
- 配置文件错误：这是最常见的原因之一，可以使用
nginx -t命令检查配置文件语法是否正确。 - 端口冲突：检查 Nginx 监听的端口是否被其他程序占用。
- 权限问题：确保 Nginx 进程有权限访问配置文件、日志文件以及网站目录。
解决方案：
- 根据错误提示修改配置文件，并使用
nginx -t命令验证配置是否正确。 - 修改 Nginx 监听的端口，或关闭占用该端口的其他程序。
- 使用
chown命令修改文件或目录的属主和属组，或使用chmod命令修改文件或目录的权限。
9.2 403 Forbidden 错误
可能原因：
- 权限问题：Nginx 进程没有权限访问网站目录或文件。
- 索引文件缺失：网站目录下缺少默认索引文件，例如 index.html、index.php 等。
- 目录浏览功能未启用：如果希望允许用户浏览目录，需要在配置文件中启用
autoindex on指令。
解决方案：
- 修改网站目录或文件的权限，确保 Nginx 进程有读取权限。
- 在网站根目录下创建默认索引文件。
- 在配置文件中添加
autoindex on指令，启用目录浏览功能。
9.3 500 Internal Server Error 错误
可能原因：
- 后端服务器故障：检查后端服务器是否正常运行。
- PHP 代码错误：检查 PHP 代码是否存在语法错误或逻辑错误。
- PHP 内存限制：如果 PHP 脚本需要处理大量数据，可能会超出 PHP 内存限制，导致 500 错误。
解决方案：
- 检查后端服务器的运行状态，并尝试重启后端服务器。
- 检查 PHP 错误日志，找到错误代码并修复。
- 修改 PHP 配置文件
php.ini，增加memory_limit的值。
9.4 Nginx 高负载
可能原因：
- 流量过大：网站访问量过大，超出 Nginx 服务器的处理能力。
- 配置不当：Nginx 配置参数设置不合理，例如 worker 进程数过少、缓存设置不当等。
- 资源瓶颈：服务器硬件资源不足，例如 CPU、内存、网络带宽等。
解决方案：
- 优化 Nginx 配置，例如增加 worker 进程数、启用缓存、压缩数据传输等。
- 升级服务器硬件配置，例如增加 CPU 核心数、内存容量、网络带宽等。
- 使用负载均衡技术，将流量分发到多台服务器上。
9.5 Nginx 安全问题
可能原因：
- 版本过低：旧版本的 Nginx 可能存在安全漏洞。
- 配置不当：例如未禁用不必要的模块、未限制访问来源等。
- 弱口令：使用弱口令容易被暴力破解。
解决方案：
- 及时升级 Nginx 到最新版本。
- 遵循安全配置建议，例如禁用不必要的模块、限制访问来源、设置访问控制等。
- 使用强口令，并定期修改密码。
十、Nginx 模块
Nginx 的强大之处在于其模块化架构，允许开发者根据需要加载不同的模块来扩展功能。以下是几个常用的 Nginx 模块：
10.1 ngx_http_core_module
这是 Nginx 的核心模块，默认情况下已编译进 Nginx，提供了 HTTP 协议的基本功能，例如：
- 处理 HTTP 请求和响应
- 管理虚拟主机
- 配置日志记录
- 设置访问控制
10.2 ngx_http_access_module
该模块用于控制客户端对 Nginx 服务器的访问权限，例如：
- 基于 IP 地址允许或拒绝访问
- 基于用户名和密码进行身份验证
10.3 ngx_http_rewrite_module
Rewrite 模块提供了强大的 URL 重写功能，可以根据预设的规则修改请求的 URI，例如：
- 实现 URL 跳转
- 隐藏网站文件结构
- SEO 友好化 URL
10.4 ngx_http_proxy_module
Proxy 模块是实现反向代理的核心模块，它允许 Nginx 将请求转发到后端服务器，并处理后端服务器的响应，例如：
- 负载均衡
- 缓存后端服务器的响应
- 添加/修改请求头
10.5 ngx_http_fastcgi_module
FastCGI 模块用于连接 Nginx 与 FastCGI 进程，例如 PHP-FPM，处理动态内容，例如：
- 转发请求到 FastCGI 进程
- 配置 FastCGI 进程池
10.6 ngx_http_gzip_module
Gzip 模块用于压缩 HTTP 响应内容，减少网络传输量，提高网站访问速度。
10.7 ngx_http_ssl_module
SSL 模块用于配置 HTTPS 协议，实现网站的安全访问。
十一、Nginx 实战
11.1 搭建静态资源服务器
server {
listen 80;
server_name static.example.com;
root /var/www/static;
location / {
index index.html;
}
}说明：
listen 80：监听 80 端口，即 HTTP 默认端口。server_name static.example.com：设置虚拟主机域名。root /var/www/static：设置网站根目录。index index.html：设置默认索引文件为 index.html。
11.2 配置反向代理
upstream backend {
server backend1.example.com weight=5;
server backend2.example.com;
}
server {
listen 80;
server_name www.example.com;
location / {
proxy_pass http://backend;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
}说明：
upstream backend：定义一个名为 backend 的后端服务器组。server backend1.example.com weight=5：将 backend1.example.com 添加到后端服务器组，并设置权重为 5。server backend2.example.com：将 backend2.example.com 添加到后端服务器组，默认权重为 1。proxy_pass http://backend：将请求转发到名为 backend 的后端服务器组。proxy_set_header Host $host：设置请求头 Host 为客户端请求的域名。proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr：设置请求头 X-Real-IP 为客户端的真实 IP 地址。
11.3 配置 HTTPS
server {
listen 443 ssl;
server_name www.example.com;
ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/private.key;
location / {
root /var/www/html;
index index.html;
}
}说明：
listen 443 ssl：监听 443 端口，即 HTTPS 默认端口，并启用 SSL。ssl_certificate /path/to/certificate.crt：设置 SSL 证书路径。ssl_certificate_key /path/to/private.key：设置 SSL 私钥路径。
十二、总结
本文档提供了一个全面的 Nginx 配置指南，涵盖了从基础概念到高级应用的各个方面。希望这份指南能够帮助您更好地理解和使用 Nginx，构建高性能、安全可靠的 Web 服务。
附录：
- Nginx 官方网站：http://nginx.org/
- Nginx 文档：http://nginx.org/en/docs/
- Nginx 模块：http://nginx.org/en/docs/http/modules/
