高性能的web服务器nginx

原创

xsl3236 2015-03-21 15:50:49 博主文章分类：linux ©著作权

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一、nginx简介

Nginx ("engine x") 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器，也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点开发的，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。

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。其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实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：新浪、网易、腾讯等。

二、nginx的结构

一个master主进程和多个worker工作进程。工作进程是单线程的，且不需要特殊授权即可运行；一个worker线程响应多个请求；

以非阻塞、事件驱动机制工作；

支持多种事件驱动机制。如kqueue (FreeBSD 4.1+),epoll (Linux 2.6+),rt signals (Linux 2.2.19+),/dev/poll (Solaris 7 11/99+),select，以及 poll；

支持sendfile (FreeBSD 3.1+),sendfile (Linux 2.2+),sendfile64 (Linux 2.4.21+），和 sendfilev (Solaris 8 7/01+)

支持文件AIO（异步I/O）

支持mmap（将磁盘上的数据直接以页面的形式映射到用户进程内存中）

三、nginx的功能和特性

nginx具备的基础功能有：

可用于处理静态资源的web服务器，可以缓存打开的文件描述符；

可用于反向代理服务器，并且可以缓存静态资源，能够实现负载均衡功能以及实现后端服务器的健康状态监测；

模块化的设计，不支持非DSO机制（即不能动态加载模块，但apache支持该功能）

支持多种过滤器如gzip；

支持SSL和TLS SNI；

nginx其他扩展功能：

支持基于名称和基于IP的虚拟服务器；

Flexible configuration；灵活的配置；

支持保持活动连接（keepalive）和支持管线连接

支持重载配置，无间断程序升级（即在线升级）

支持rewrite重写功能

支持基于IP地址访问控制和基于用户的访问控制

支持3xx的- 5xx错误代码重定向

支持FLV视频流

支持限制同个IP地址请求数量（并发数）和速率限制

支持嵌入式的Perl

支持可定制的访问日志，日志写入缓存，以及快捷的日志回卷

支持缓存功能

四、nginx作为web服务器的应用

实验前提：
1、本次实验我使用的系统平台为RHEL5.8
2、由于在测试时是基于域名来访问的，因此，需要修改系统上的hosts文件，如：
192.168.0.104
www. 192.168.0.104

nginx作为web服务器的应用
1、创建非特权用户
由于nginx在运行时是以非特权用户的方式进行的，因此，在编译安装前需要创建一个非特权用户
[root@localhost ~]#groupadd -r -g 200 nginx
[root@localhost ~]#useradd -r -g 200 -u 200 nginx

2、编译安装nginx
在这里我使用的linux平台为RHEL5.8，大家可以根据自己的平台选择相应的nginx版本。
nginx的下载地址：http://nginx.org/en/download.html
[root@localhost ~]# tar xf nginx-1.6.2.tar.gz
[root@localhost ~]# cd nginx-1.6.2
[root@localhost nginx-1.6.2]# ./configure \
--prefix=/usr \
--sbin-path=/usr/sbin/nginx \
--conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_ssl_module \
--with-http_flv_module \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_gzip_static_module \
--http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \
--http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \
--http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \
--http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \
--http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \
--with-pcre
在这里对几个参数说明一下，前面的几个参数都比较好理解就不解释了。
--lock-path=/var/lock/nginx.lock 设定nginx的锁文件
--user=nginx表示以哪个非特权用户的身份运行nginx程序，这里的nginx就是我们刚刚创建的非特权用户
--group=nginx表示程序运行时的非特权用户组
--with-http_ssl_module表示启用ssl模块，使其支持https功能。如果想支持ssl的话，还需要安装openssl。这里我已经安装了。
--with-http_stub_status_module启用http_stub_status_module模块，可以获取nginx自上次启用以来的工作状态
--with-http_gzip_static_module启用这个模块可以支持gzip压缩功能，对于响应的文件比较大时，可以先压缩在传输，有利于节省带宽。
--http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client设定http客户端请求临时文件路径
-http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ 设定http代理临时文件路径
--http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/设定http fastcgi临时文件路径
--http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi设定http uwsgi临时文件路径
--http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi设定http scgi临时文件路径
--with-pcre 启用pcre库。如果想支持正则表达式，需要安装pcre。由于我的系统上已经安装了pcre，因此，这里就不需要安装了.

然后安装相应的模块
[root@localhost nginx-1.6.2]# make && make install

3、为nginx提供SysV风格的脚本
[root@localhost ~]# vim /etc/rc.d/init.d/nginx

#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15
# description: Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid

# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions

# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network

# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0

nginx="/usr/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)

NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"

[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx

lockfile=/var/lock/subsys/nginx

make_dirs() {
   # make required directories
   user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed 's/[^*]*--user=$[^ ]*$.*/\1/g' -`
   options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
   for opt in $options; do
       if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
           value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
           if [ ! -d "$value" ]; then
               # echo "creating" $value
               mkdir -p $value && chown -R $user $value
           fi
       fi
   done
}

start() {
    [ -x $nginx ] || exit 5
    [ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
    make_dirs
    echo -n $"Starting $prog: "
    daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
    return $retval
}

stop() {
    echo -n $"Stopping $prog: "
    killproc $prog -QUIT
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
    return $retval
}

restart() {
    configtest || return $?
    stop
    sleep 1
    start
}

reload() {
    configtest || return $?
    echo -n $"Reloading $prog: "
    killproc $nginx -HUP
    RETVAL=$?
    echo
}

force_reload() {
    restart
}

configtest() {
$nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}

rh_status() {
    status $prog
}

rh_status_q() {
    rh_status >/dev/null 2>&1
}

case "$1" in
    start)
        rh_status_q && exit 0
        $1
        ;;
    stop)
        rh_status_q || exit 0
        $1
        ;;
    restart|configtest)
        $1
        ;;
    reload)
        rh_status_q || exit 7
        $1
        ;;
    force-reload)
        force_reload
        ;;
    status)
        rh_status
        ;;
    condrestart|try-restart)
        rh_status_q || exit 0
            ;;
    *)
        echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac

为脚本添加执行权限
[root@localhost ~]# chmod +x /etc/init.d/nginx
将这个脚本加入到服务列表中
[root@localhost ~]# chkconfig --add nginx
设定为开机自启动
[root@localhost ~]# chkconfig nginx on
然后，就可以启动nginx服务了
[root@localhost ~]# service nginx start
Starting nginx: [ OK ]

注意：如果将nginx作为web服务器的话，千外不能启动httpd服务，否则，两个服务会争用套接字的。会出现如下错误：
Starting nginx: nginx: [emerg] bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)
nginx: [emerg] bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)
nginx: [emerg] bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)
nginx: [emerg] bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)
nginx: [emerg] bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)
nginx: [emerg] still could not bind()
[FAILED]

4、修改nginx的配置文件
user nginx nginx; 运行nginx程序的属主和属组
worker_processes 1;

error_log logs/error.log info;

pid logs/nginx.pid;

events {
worker_connections 1024; 表示一个worker进程可以处理多少个连接请求
}

httpd相关的配置
http {
include mime.types; 表示http支持多种类型的文件
default_type application/octet-stream;

#日志格式
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

access_log logs/access.log main;

sendfile on;

tcp_nopush on;

tcp_nodelay on;

keepalive_timeout 1;

下面是用来配置服务器段的，每一个server表示一个虚拟主机。在nginx中虚拟主机只有2种：即基于域名的虚拟主机和基于ip的虚拟主机。没有基于端口的虚拟主机。
    server {
        listen       80;
        server_name ;

#charset koi8-r;

#access_log logs/host.access.log main;

        location / {
            root   /www/;
            autoindex off;
            index index.html index.htm;

        }

}
}

5、配置文件修改后，先创建相应的目录，再检查下配置文件的语法是否正确，然后再启动nginx服务。
创建目录
[root@localhost ~]# mkdir /www/
[root@localhost ~]# vim /www//index.html
<h1>test nginx</h1>

检查nginx配置文件的语法是否正确，可以使用如下命令：
[root@localhost ~]# nginx -t

如果配置文件没有任何问题，则可以启动服务了。
[root@localhost ~]# service nginx start

6、测试，访问默认主页是否正常
如果是在浏览器中输入的是服务器的主机名称，则还需要在本机的hosts文件添加主机名称和ip的对应条目才行。在这里我是在window主机上进行测试的，因此，需要在windows系统上的hosts文件中添加如下对应行：
192.168.0.104
添加完成后，在进行页面测试，测试结果如下：

7、基于ip的认证

有时候我们需要设定特定的ip才可以访问，以保证服务器的安全性。

基于ip的访问规则是从上到下来检查，一旦匹配则立即终止检查。
设定基于ip的认证命令需要在location中设定，如：
location / {
            root   /www/;
            autoindex off;
            index index.html index.htm;
            deny 192.168.0.0/24;

allow 127.0.0.1;

allow all;

}

默认是允许所有ip访问。这里我的ip是位于192.168.0.0/24的网络中的。

测试结果如下：

8、基于用户的认证
基于用户的认证命令也可以在location中设定，如：
location / {
            root   /www/;
            index index.html index.htm;
            auth_basic "Restrice..."    这个命令是用来设置提示语的
            auth_basic_user_file /etc/nginx/userfile

这个命令是用来设定基于用户认证时的用户和密码所在文件
}

在nginx中，基于用户认证方式中的用户和密码文件是通过htpasswd这个命令来创建的，而htpasswd是httpd自带的程序，因此，要想使用htpasswd来创建用户和密码，需要先安装httpd程序。
# yum -y install httpd
# chkconfig httpd off
# service httpd stop

使用htpasswd命令创建用户和密码
# htpasswd -c -m /etc/nginx/userfile xsl

注意，第一次创建用户时需要指定-c参数，以后就不需要了。

创建完成之后，还需要重新加载nginx。不需要重启。
[root@localhost ~]# service nginx reload

测试访问http://ww.,测试结果如下：

将用户和密码输入后，显示的结果为：

9、错误页面重定向

错误重定向指的是当访问错误时，nginx的响应状态码如果属于error_page指令中定义的话，则将后续定义的uri中的信息响应给客户端。通常用于提示功能。

可以在location中添加如下信息：

error_page 404 404.html;

当错误页面指令定义在location中时，其错误页面（这里是404.html）文件必须要位于指定目录下。

或者在server{}段添加如下信息也可以：

error_page 404 500 502 503 504 /404.html;

location = /404.html {

root /html/error;

}

404.html文件必须要位于指定的url下，在这里位于"/"目录下

测试访问一个不存在的页面如http:///20.html。测试结果如下：

10、开启nginx的工作状态监控功能
如果需要查看nginx的工作状态信息，还可以设置相关的状态指令。
location /status {
stub_status on;

}

开启nginx的状态监控功能。不过需要注意的时，如果要设置查看nginx工作状态信息，除了需要启动这个命令之外，更重要的是启用http_stub_status_module这个模块。不过我们在编译时已经启用了这个模块。

测试访问http:///status,测试结果如下：

其中这些参数意思如下：
Active connection：# 表示所有的活动连接数。

server后面有三个数字（如5 5 6）分别表示如下意思：
第一个数字（如5）表示已经接受的连接数
第二个数字（如5）表示已经成功处理的连接数
第三个数字（如6）表示已经处理的总请求数

因此，平均每个连接处理的请求数=总请求数/接受的连接数

Reading：# 表示nginx正在读取其客户端报文中的header个数
Writing：# 表示正在处理请求个数或正在响应给客户端的header个数
Waiting：# 在keep-alive中，该值=活动连接数-（reading+writing），表示nginx已经处理完，等待下一个请求指令的驻留连接数。

11、启用压缩功能

nginx的压缩功能是由http_gzip_static_module这个模块提供的，如果你在编译安装nginx时，提供了--with-http_gzip_static_module的话，那么你的nginx就支持压缩功能。在nginx上启用压缩功能，可以在响应报文给客户端时，可以对某些文件进行压缩然后在响应给客户端，这样可以节省网络带宽及减少网络IO。

gzip压缩指令可以工作在http段、server段和location段中。

在http{}段内添加如下功能，以启用压缩功能

http {

...

gzip on;

gzip_buffers 4 8K;

gzip_min_length 1k;

gzip_http_version 1.1;

gzip_comp_level 6;

gzip_types text/plain application/x-javascript text/css text/html application/xml;

12、定义基于ssl协议的虚拟主机。即https协议的配置。
首先服务器端创建CA证书
[root@localhost CA]# (umask 077;openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 2048) 创建私钥
[root@localhost CA]# openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 3650 创建CA证书
[root@localhost CA]# echo 01 > serial
[root@localhost CA]# touch index.txt
[root@localhost CA]# mkdir cert crl newcerts

在服务器端创建私钥
[root@localhost ~]# mkdir /etc/nginx/ssl
[root@localhost ~]# cd /etc/nginx/ssl/
[root@localhost ssl]# (umask 077;openssl genrsa -out nginx.key 2048 )
生成颁发请求文件
[root@localhost ssl]# openssl req -new -key nginx.key -out nginx.csr
CA为颁发请求文件签署成为证书
[root@localhost ssl]# openssl ca -in nginx.csr -out nginx.crt -days 3650

编辑配置文件/etc/nginx/nginx.conf
将鼠标定位到最后一个server段所在行，使用如下命令来去掉前面的"#"号
.,$-1s/^$[[:space:]]*$#/\1/g

   下面是关于https的配置部分
   server {
        listen       443 ssl;     监听端口
        server_name www.;   服务器名称

ssl_certificate /etc/nginx/ssl/nginx.crt; 证书
ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/nginx.key; 私钥

ssl_session_cache shared:SSL:1m; ssl会话缓存时长
ssl_session_timeout 5m; 会话超时时间

ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5; 加密算法
ssl_prefer_server_ciphers on; 是否允许服务器端选择倾向性的加密算法

        location / {
            root   /www/;
            index index.html index.htm;
        }
    }

然后，创建/www/文件，并创建index.html文件
[root@localhost ~]# mkdir /www/
[root@localhost ~]# vim /www//index.html
<h1>team<h1>
I am fine.
what are you dong?

测试访问https://www.,测试结果如下：