Nginx 学习笔记

Nginx 学习笔记

一、Nginx 简介

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。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。

1.1 主要特性

  • 高并发处理：采用事件驱动架构，能够处理数万个并发连接
  • 低内存消耗：内存占用小，10,000 个非活跃的 HTTP keep-alive 连接仅占用约 2.5MB 内存
  • 负载均衡：支持多种负载均衡算法
  • 反向代理：强大的反向代理功能，支持缓存、SSL 等
  • 热部署：支持热加载，无需中断服务即可更新配置

1.2 应用场景

  • Web 服务器
  • 反向代理服务器
  • 负载均衡器
  • API 网关
  • 静态资源服务器
  • WebSocket 代理

二、Nginx 安装

2.1 Ubuntu/Debian 安装

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sudo apt update
sudo apt install nginx

2.2 CentOS/RHEL 安装

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sudo yum install epel-release
sudo yum install nginx

2.3 从源码安装

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wget http://nginx.org/download/nginx-1.24.0.tar.gz
tar -zxvf nginx-1.24.0.tar.gz
cd nginx-1.24.0
./configure
make
sudo make install

2.4 验证安装

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nginx -v

三、Nginx 基本配置

3.1 配置文件结构

Nginx 的配置文件通常位于 /etc/nginx/nginx.conf，主要包含以下部分：

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# 全局配置
user www-data;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    # HTTP 配置
    include /etc/nginx/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 /var/log/nginx/access.log main;
    
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    types_hash_max_size 2048;
    
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
    include /etc/nginx/sites-enabled/*;
}

3.2 常用配置指令

  • worker_processes：工作进程数，通常设置为 auto 或 CPU 核心数
  • worker_connections：每个工作进程的最大连接数
  • server：虚拟主机配置块
  • location：URL 匹配规则
  • proxy_pass：反向代理目标地址
  • upstream：定义后端服务器组

四、常用功能配置

4.1 静态文件服务器

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server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    root /var/www/html;
    index index.html index.htm;
    
    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
    
    # 缓存静态资源
    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
        expires 30d;
        add_header Cache-Control "public, immutable";
    }
}

4.2 反向代理

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server {
    listen 80;
    server_name api.example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://localhost:3000;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection 'upgrade';
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        proxy_cache_bypass $http_upgrade;
    }
}

4.3 负载均衡

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upstream backend {
    # 轮询（默认）
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com;
}

upstream backend_weighted {
    # 权重分配
    server backend1.example.com weight=3;
    server backend2.example.com weight=2;
    server backend3.example.com weight=1;
}

upstream backend_ip_hash {
    # IP 哈希
    ip_hash;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
}

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

4.4 HTTPS/SSL 配置

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server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name example.com;
    
    ssl_certificate /etc/ssl/certs/example.com.crt;
    ssl_certificate_key /etc/ssl/private/example.com.key;
    
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    
    ssl_session_cache shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 10m;
    
    location / {
        proxy_pass http://localhost:3000;
    }
}

# HTTP 重定向到 HTTPS
server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    return 301 https://$server_name$request_uri;
}

4.5 Gzip 压缩

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http {
    gzip on;
    gzip_vary on;
    gzip_proxied any;
    gzip_comp_level 6;
    gzip_types text/plain text/css text/xml text/javascript 
               application/json application/javascript application/xml+rss 
               application/rss+xml font/truetype font/opentype 
               application/vnd.ms-fontobject image/svg+xml;
}

4.6 限流配置

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http {
    # 定义限流区域，每个 IP 限制 10 个请求/秒
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=10r/s;
    
    # 连接数限制
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
}

server {
    listen 80;
    
    # 应用限流
    location / {
        limit_req zone=one burst=20 nodelay;
        limit_conn addr 10;
        
        proxy_pass http://backend;
    }
}

五、常用命令

5.1 服务管理

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# 启动 Nginx
sudo systemctl start nginx

# 停止 Nginx
sudo systemctl stop nginx

# 重启 Nginx
sudo systemctl restart nginx

# 重新加载配置（不中断服务）
sudo systemctl reload nginx

# 查看状态
sudo systemctl status nginx

# 开机自启
sudo systemctl enable nginx

5.2 配置测试

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# 测试配置文件语法
sudo nginx -t

# 测试配置并显示详细信息
sudo nginx -T

5.3 日志查看

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# 查看访问日志
sudo tail -f /var/log/nginx/access.log

# 查看错误日志
sudo tail -f /var/log/nginx/error.log

# 实时监控日志
sudo tail -f /var/log/nginx/*.log

六、常见问题处理

6.1 502 Bad Gateway

通常表示 Nginx 无法连接到后端服务器，检查：

  • 后端服务是否正常运行
  • proxy_pass 地址是否正确
  • 防火墙是否阻止连接
  • 后端服务监听地址是否正确

6.2 504 Gateway Timeout

表示后端服务响应超时，可以增加超时时间：

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location / {
    proxy_pass http://backend;
    proxy_connect_timeout 300;
    proxy_send_timeout 300;
    proxy_read_timeout 300;
}

6.3 权限问题

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# 修改文件所有者
sudo chown -R www-data:www-data /var/www/html

# 修改文件权限
sudo chmod -R 755 /var/www/html

七、性能优化

7.1 工作进程优化

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worker_processes auto;
worker_rlimit_nofile 65535;

events {
    worker_connections 4096;
    use epoll;
    multi_accept on;
}

7.2 缓存优化

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# 开启缓存
proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g 
                   inactive=60m use_temp_path=off;

server {
    location / {
        proxy_cache my_cache;
        proxy_cache_valid 200 60m;
        proxy_cache_valid 404 1m;
        
        proxy_pass http://backend;
        proxy_cache_bypass $http_cache_control;
        
        add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;
    }
}

7.3 连接优化

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http {
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    keepalive_requests 100;
}

八、安全配置

8.1 隐藏版本信息

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http {
    server_tokens off;
}

8.2 防止点击劫持

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add_header X-Frame-Options "SAMEORIGIN";
add_header X-Content-Type-Options "nosniff";
add_header X-XSS-Protection "1; mode=block";

8.3 限制请求方法

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server {
    if ($request_method !~ ^(GET|HEAD|POST)$ ) {
        return 405;
    }
}

8.4 防止 SQL 注入

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location ~* \.(php|jsp|cgi|asp|aspx)$ {
    deny all;
}

九、监控与日志分析

9.1 基础监控

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# 开启 status 页面
server {
    listen 127.0.0.1:8080;
    
    location /nginx_status {
        stub_status on;
        access_log off;
        allow 127.0.0.1;
        deny all;
    }
}

9.2 日志分析工具

推荐使用 GoAccess 进行实时日志分析：

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sudo apt install goaccess

# 实时分析访问日志
sudo goaccess /var/log/nginx/access.log -c

Nginx 是一个功能强大、性能出色的 Web 服务器，通过合理的配置可以实现反向代理、负载均衡、缓存等功能，大大提升网站的性能和可靠性。掌握 Nginx 的配置和优化技巧，对于构建高性能的 Web 服务至关重要。