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Nginx-Learning-Notes

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Nginx学习笔记

是什么?

  • 一个TCP/UDP的通用服务器和反向代理服务器，可以支持HTTP、HTTPS、SMTP等协议。
  • 可以实现负载均衡和URL重写
  • nginx有一个master进程和多个worker进程。master进程的主要目的是读取并应用配置文件，并维护worker进程。worker进程会负责实际的请求处理。

为什么要反向代理

  1. 保护了真实的Web服务器，外网只能看到反向代理服务器，而反向代理服务器上没有真实数据。
  2. 可以减少Web服务器压力。
  3. 请求的统一控制，包括权限控制和过滤规则等。
  4. 区分动态和静态可缓存的内容。
  5. 负载均衡
  6. 解决跨域问题。反向代理不是单纯的请求转发，而是会代理用户向代理下的节点服务器重新发起请求。
  7. 作为真实服务器的缓冲。

配置文件的结构

nginx由多个模块组成，而这些模块由配置文件中的指令进行控制。指令被分为简单指令(单纯的一条指令，分号结尾)和块级指令(由花括号{}包裹)`。如果一个块级指令能够将其它指令包裹在它的花括号中，那么他被称为一个上下文(context)。

基本操作

安装

在CentOS 7上安装nginx

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sudo yum install yum-utils

创建/etc/yum.repos.d/nginx.repo文件，文件内容为:

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[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

默认情况下，nginx packages使用nginx-stablerepository。如果要切换到mainline，则运行以下命令:

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sudo yum-config-manager --enable nginx-mainline

随后，安装nginx

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sudo yum install -y nginx

启动

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nginx

使用-s参数控制nginx

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ngingx -s SIGNAL
  • stop: 快速关闭
  • quit: graceful shutdown，会等待worker进程完成当前请求的处理。
  • reload: 重新加载配置文件，不必重启就可以让配置生效
    • 当master接收到这一信号时，它会检查新配置文件的语法正确性，并应用这一配置。如果这一步成功，master会启动新的worker进程并向旧的worker进程发送消息让他们关闭。否则，master会回滚更改并继续使用旧的配置来工作。旧的进程在接受到shutdown信息后会停止接受新请求，将当前的请求处理完后才退出。
  • reopen: 重新打开日志文件

提供静态内容

在配置文件中的http块级指令中编写server块级指令。在server中加入location块级指令。

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http {
    server {
        # 定义URI匹配规则(最长匹配)
        location / {
            # 静态内容的根目录
            root /data/www;
        }
    }
}

配置代理服务器

nginx的常见应用之一就是作为代理服务器，接受请求并将其转发给被代理的服务器，从被代理的服务器获取响应，然后将响应发送给客户端。配置方法是在location块级指令中加入proxy_pass指令。location指定的URI匹配可以编写正则表达式来表示更灵活的匹配规则，正则表达式以~开头

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server {
    location / {
        proxy_pass http://localhost:8080;
    }
    location ~ \.(gif|jpg|png)$ {
        root /data/images;
    }
}

sendfile设置

sendfile on。高效文件传输模式（？），将tcp_nopush和tcp_nodelay设置为on防止网络阻塞（？？）

配置负载均衡策略

  • 用于从upstream模块定义的上游服务器列表中选取一台服务器接受用户的请求。
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    http {
        upstream myServer {
            server xxx.xxx.xxx.xxx:yyyy;
            server yyy.yyy.yyy.yyy:zzzz;
            server zzz.zzz.zzz.zzz:xxxx [upstream基本参数];
        }

        server {
            listen [端口];
            server_name [监听地址];
            location [正则] {
                root [根目录];
                index [默认页];
                proxy_pass myServer; # 将请求转发到myServer定义的服务器列表
                deny [拒绝的IP];
                allow [允许的IP];
            }
        }
    }

upstream基本参数

  • 对每台服务器的一些配置
  • fail_timeout, max_fails: 如果在fail_timeout时间内发往该服务器的请求失败了max_fail次，认为该服务器已经停机
  • fail_time：服务器被认为停机的时间长度
  • backup: 标记该服务器为备用服务器，出现停机时请求会发送到此处（hash、ip_hash和random负载均衡方法下该参数不可用）
  • down: 标记服务器永久停机
  • max_conns: 限制该服务器的最大同时活动连接数

轮询

上述的例子就是轮询负载均衡。轮询是upstream模块默认的负载均衡策略。每个请求按照时间顺序逐一分配到不同的服务器。

  • Nginx默认就是使用一个加权的Round-Robin负载均衡方法。

权重

为每台服务器配置权重，在轮询时为权重高的后端服务器分配更多请求。

  • a = 1, b = 2, c = 3
  • 加权轮询的顺序可能是{b, c, b, c, a, c}。这个加权序列应该尽量让相同的节点尽量分散。

ip_hash

每个请求按访问ip的hash结果分配，每个客户端固定访问一个后端服务器。可以使用该策略来实现粘性session。
如果对应的服务器不可用则会转发到其他服务器。

hash

可以指定key进行hash，进而为请求分配指定的服务器。

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upstream hashups {
    # ip_hash;
    hash [key] [consistent]; # 加入consistent参数使用一致性哈希
    server ...;
    server ...;
}

Nginx限流

控制单个IP的请求处理频率

  • ngx_http_limit_req_module
  • 定义内存区用于存储IP地址访问信息，设置rate=xxr/s可以设置每秒只处理每个IP地址的xx个请求
  • 控制突发流量: burst=xx
  • 控制单个IP的请求处理频率。

控制并发连接数

  • ngx_http_limit_conn_module

限流的原理

漏桶算法

桶的大小固定，请求依序进入桶中，但是进入桶中的请求只会以恒定的速率被处理（漏水的速率恒定）。如果进入桶中的请求溢出桶外，则这部分请求不会被处理。

令牌桶算法

桶的大小固定，按固定的速度往桶中丢令牌，桶满之后后续的令牌都无法添加。取令牌时，桶中有令牌，则处理取令牌操作并处理真正的请求。否则取令牌操作将被拒绝，请求也不会被处理。
请求在队列中进行排队取令牌，无法取得令牌时请求不会被处理，需要进行等待或直接拒绝请求。
令牌桶算法允许一定程度的突发请求。

原理

Nginx为什么快？

  • 多进程 + IO多路复用。单个进程处理请求遇到再次需要进行IO的情况时，会直接向多路复用器增加新的事件，然后继续处理别的请求。
  • Nginx也使用反应器模式，主事件循环等待操作系统发出IO事件准备完成的信号，这样数据就可以从Socket读取到缓冲区。

反向代理流程

  1. 用户通过域名发出访问Web服务器的请求，该域名被DNS服务器解析为反向代理服务器的IP地址。
  2. 反向代理服务器接收用户的请求。
  3. 反向代理服务器在本地缓存中查找请求的内容，找到后直接把内容发给用户。
  4. 如果本地缓存中没有用户所请求的内容，反向代理服务器代替用户向源服务器请求同样的信息内容，并把信息内容发给用户。如果信息内容是缓存的，还会把它存到缓存中。

Nginx请求处理

通过配置文件中配置的规则将本次请求映射到一个location block。Location中配置的各个指令启动不同的模块去完成工作。

多进程模型

  • 一个Master进程，多个Worker进程。
  • Master进程根据配置建立需要listen的网络socket文件描述符，然后fork出多个worker进程。同时Master还负责在不停止的情况下加载配置文件。
  • Worker进程会使用epoll监听同一个Socket fd。连接到来时对所有worker进程来说socket fd都可读。此时为保证只有一个进程处理该事件，worker进程需要抢占互斥锁accept_mutex，只有抢到互斥锁的进程才会调用accept接受链接。