001 Nginx原理 及 使用实践

001 Nginx原理 及 使用实践

Nginx分布式负载均衡

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博客园文章Id:12915404

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• nginx基本概念
  • 什么是nginx
    • nginx配置实例 1-反向代理 含义解释
      • 正向代理
      • 反向代理
  • nginx配置实例 2-负载均衡 含义解释
  • nginx配置实例 3-动静分离 含义解释
  • nginx配置高可用集群
  • nginx原理
• 安装Nginx
  • 安装nginx依赖文件
    • 安装pcre-8.3.7.tar.gz步骤
    • 安装openssl-1.0.1t.tar.gz 以及zlib-1.2.8.tar.gz 步骤
    • 安装nginx-1.16.1.tar.gz步骤
  • nginx 常用命令
  • nginx 配置文件
    • nginx配置文件组成分析
  • nginx配置实例1 -反向代理实例1
  • nginx配置实例-反向代理实例2

nginx基本概念

1. 是什么 nginx ? nginx 可以做什么事情?
2. 什么是 反向代理.
3. 什么是 负载均衡.
4. 什么是 动静分离.

什么是nginx

nginx是一个高性能Http和反方代理的web服务器,特点是占用内存少,并发能力强,Nginx专门为性能优化而开发.

nginx配置实例 1-反向代理 含义解释

正向代理

nginx不仅仅可以做反向代理,实现负载均衡,还能用作正向代理来进行上网等功能.正向代理:如果把局域网外的Internet想象成是一个巨大的资源库,
则局域网中的客户端要访问Internet,则需要通过代理服务器来访问,这种代理服务就称之为正向代理.

正向代理服务示意图

反向代理

反向代理,其实客户端对代理是无感知的,因为客户端不需要任何配置就可以访问,我们只需要将发送到反向代理服务器,由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后,在返回给客户端,此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器,暴露的是代理服务器地址,隐藏了真实服务器IP地址.

反向代理服务器

nginx配置实例 2-负载均衡 含义解释

客户端发送多个请求到服务器，服务器处理请求，有一些可能要与数据库进行交互，服务器处理完毕后，再将结果返回给客户端。

这种架构模式对于早期的系统相对单一， 并发请求相对较少的情况下是比较适合的，成本也低。但是随着信息数量的不断增长，访问量和数据量的飞速增长，以及系统业务的复杂度增加，这种架构会造成服务器相应客户端的请求日益缓慢，并发量特别大的时候，还容易造成服务器直接崩溃。很明显这是由于服务器性能的瓶颈造成的问题，那么如何解决这种情况呢?

我们首先想到的可能是升级服务器的配置，比如提高CPU执行频率，加大内存等提高机器的物理性能来解决此问题，但是我们知道摩尔定律的日益失效，硬件的性能提升已经不能满足日益提升的需求了。最明显的一个例子，天猫双十一当天，某个热销商品的瞬时访问量是极其庞大的,那么类似上面的系统架构,将极其都增加到现有的顶级物理配置,都是不能够满足需求的,那么怎么办呢?

上面的分析我们去掉了增加服务器物理配置来解决问题的办法,也就是说纵向解决问题的办法是行不通的,那么横向的增加服务器的数量呢?这个时候集群的概念就产生了,单个服务器解决不了了,我们可以增加服务器的数量,将单个请求分发到不同的服务器上,将负载分发到不同的服务器,也就是我们所说的负载均衡.

nginx配置实例 3-动静分离 含义解释

为了加快网络解析速度,可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析,加快解析速度.降低原来当个服务器的压力.

动静分离

nginx配置高可用集群

nginx原理

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安装Nginx

下载nginx-1.12.1 Linux版本

安装nginx依赖文件

• pcre-8.3.7.tar.gz
• openssl-1.0.1t.tar.gz
• zlib-1.2.8.tar.gz
• nginx-1.16.1.tar.gz

pcre-8.3.7.tar.gz备用下载地址
nginx-1.16.1.tar.gz备用下载地址

安装pcre-8.3.7.tar.gz步骤

方式1:

1. 将下载好的pcre-8.3.7.tar.gz 文件通过 FinalShell工具,复制到/usr/src目录下
2. 在/usr/src目录下解压缩此文件, 解压缩命令: tar -xvf pcre-8.37.tar.gz
3. 进入到解压后的文件夹中, (命令:cd pcre-8.37), 执行命令: ./configure (编译前检查)
4. 执行命令: mark && make install (即:编译并安装)

如果执行mark && make install 命令报错,说明当前Linux系统应该是缺少一些依赖,通常执行下列两个命令应该就可以了.

• yum install -y gcc gcc-c++
• yum -y install gcc automake autoconf libtool make

再执行命令./configure 检查一下,如果没有什么问题就可以执行mark && make install 命令了.

安装完成之后,我们可以通过命令:pcre-config --version 来查看一下当前安装的pcre的版本.

方式2:
使用yum方式安装.

安装openssl-1.0.1t.tar.gz 以及zlib-1.2.8.tar.gz 步骤

执行命令: yum -y install make zlib zlib-devel gcc-c++ libtool openssl openssl-devel 即可.

安装nginx-1.16.1.tar.gz步骤

1. 解压nginx-1.16.1.tar.gz 包. 命令如下tar -xvf nginx-1.16.1.tar.gz
2. 进入解压目录,执行./configure
3. make && make install

此处有个注意问题:

我当前使用的Linux版本是CentOS8,之前我下载的Nginx的版本是1.12.1,但是在安装此版本的Nginx时,执行到make && make install命令时报错了.

报错截图

参考了博客解决了此问题,意思是版本1.12.1的Nginx,相对于CentOS8太老了,所以我们换一个较新一点版本的Nginx就可以解决这个问题,此次的博客我使用了1.16.1的版本.

此时在 /usr/local 目录下会存在一个叫nginx的目录,在nginx目录下的sbin目录下,我们执行脚本./nginx,就可以启动nginx服务器了.
此时我们可以查看进程,我们可以观察到nginx已经启动了. 查看进程命令: ps -ef | grep nginx

查看进程

由于nginx默认使用的是80端口,所以我们在当前CentOS8服务器上,通过浏览器输入localhost可以观察到可以可以访问nginx了.

启动成功

我们可以查看nginx当前的配置文件:
路径:cd /usr/local/nginx/conf

我们使用vi可以打开 nginx.conf 文件,查看或修改配置
我们输入:q!可以不保存修改并退出.vi编辑器.
我们输入:qw!可以保存修改并退出vi编辑器.

补充:
查看防火墙中开放的端口号的命令: firewall-cmd --list-all
将暴露端口命令: firewall-cmd --zone=public --add-port=5000/tcp --permanent
重新加载防火墙命令:firewall-cmd --reload
查看nginx进程命令:ps -ef | grep nginx

nginx 常用命令

如要要是nginx命令的前题条件:我们需要进入到nginx所在的目录中.(或者将nginx所在的目录配置到环境变量中),目前我的nginx安装路径是: /usr/local/nginx/sbin

查看nginx版本号命令: ./nginx -v
启动nginx命令: ./nginx
关闭nginx命令: ./nginx -s stop 或者 ./nginx -s quit
重新加载nginx命令: ./nginx -s reload

nginx 配置文件

nginx配置文件位置在我本机的安装路径: /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

nginx配置文件组成分析

nginx安装目录下,其默认的配置文件都放在这个目录的conf目录下,而主配置文件nginx.conf也在其中,后续对nginx的使用基本上都是对此配置文件进行相应的修改.

配置文件中有很多的#,开头的表示注释内容,我们去掉所有以#开头的段落,精简之后的内容如下:

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #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;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

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

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ .php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ .php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

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


    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

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

}

根据上述文件,我们可以很明显的将nginx.conf配置文件分为三部分:

第一部分: 全局块
从配置文件开始到event块之间的内容,主要会设置一些影响nginx服务器整体运行的配置指令,主要包括配置运行nginx服务器的用户(组),运行生成worker process数,进程PID存放路径,日志存放路径和类型以及配置文件的引入等.
比如上面第一行的配置:

worker_processes 1;

这是nginx服务器并发处理服务的关键配置,worker_processes值越大,可以支持的并发处理量也越多,但是会受到硬件,软件等设备的制约.

第二部分:events块

比如上面的配置:

events{
	worker_connections 1024;
}

events块设计的指令主要影响Nginx服务器与用户的网络连接,差用的设置包括是否开启对多 work processes,是否允许同时接收多个网络连接,选取那种事件驱动模型来处理连接请求,每个word processes可以同时支持的最大连接数等.

上述例子就表示每个work processes支持的最大连接数为1024,这部分的配置对nginx的性能影响比较大,在实际中应该灵活配置.

第三部分:http块
这算是nginx服务器配置中最频繁的部分,代理,缓存和日志定义等绝大多说功能和第三方的配置都是在这里,需要注意的是: http 块也可以包含 http全局块,server块.

1. http全局块
   http全局块配置的指令包含文件引入,MIME-TYPE定义,日志自定义,连接超时时间,单链接请求数上限等.

2. Server 块
   这块和虚拟主机有密切关系,虚拟主机从用户角度看,和一台独立的硬件主键是完全一样的,该技术的产生是为了节省互联网服务器硬件成本.

每个http块可以包含多个server块,而每个server块就相当于是一个虚拟主机.
而每个server块分为全局server块,以及可以同时包含多个location 块.

2.1. 全局server块
最常见的配置是本虚拟机主机的监听配置和本虚拟主机的名称或IP配置.

2.2. localtion块
一个server块可以配置多个localtion块.
这块的主要作用是基于nginx服务器接收到的请求字符串(例如 server_name/uri-string),对虚拟主机名称(也可以是ip别名)之外的字符串(例如 前面的 /uri-string)进行配置,对特定的请求进行处理.地址定向,数据缓存的应答控制等功能,还有许多第三方模块的配置也在这里进行.

nginx配置实例1 -反向代理实例1

1. 实现效果

   1. 打开浏览器,在浏览器地址栏中输入地址 www.123.com,跳转到linux系统 dotnet 服务的主页面中.

2. 准备工作

   1. 在Linux系统中,先需要安装DotNetCore环境,(可以参考博文),使用默认的端口 5000

3. 分析访问过程

访问过程

4. 具体配置
   1. 在windows系统中hosts文件中进行域名和ip对应关系的配置,hosts路径: C:WindowsSystem32driversetc
      打开hosts文件添加红框标出的内容:

添加hosts文件配置

2. 在nginx进行请求转发的配置(反向)

nginx方向配置

5. 最终测试
   保存完上述配置之后,启动或重启nginx服务.

此时我们在物理机上访问 www.123.com:80 就能访问到 CentOS8上的Asp.Net Core服务了.

nginx反向代理成功

此时我们观察响应报文中的 server 已经是 nginx/1.16.1

请求服务器响应

nginx配置实例-反向代理实例2

未完待续...

nginx卸载介绍
nginx介绍

• 上述文档参考自