一、Nginx简介

背景介绍

Nginx（engine x）是一个高性能、轻量级的Web服务器和反向代理服务器，以其高并发处理能力、低资源消耗和灵活的配置系统被广泛应用于各种规模的Web网站和应用，Nginx的反向代理能力也让它在负载均衡方面表现出色，成为许多大型互联网架构中的重要组件，本文将详细探讨Nginx的各项重要配置参数及其调优方法，帮助读者更好地掌握这一工具，提升Web服务的性能和稳定性。

基本特性

高并发处理能力：Nginx采用异步非阻塞架构，能够支持高达数以万计的并发连接。

低资源消耗：相较于其他Web服务器，Nginx在资源使用上更为高效，能够在较低的硬件配置下提供高效的服务。

灵活的配置系统：通过配置文件，用户可以灵活地定制Nginx的行为，满足不同的需求。

反向代理能力：Nginx不仅能作为Web服务器，还能作为反向代理服务器，分发请求到后端的多台服务器上。

负载均衡：Nginx内置了多种负载均衡策略，可以高效地分配请求，确保应用的高可用性。

二、Nginx配置基础

全局块配置

1.1 worker_processes

worker_processes 用于指定Nginx的工作进程数量，通常建议设置为机器CPU核心数或者稍微大一点的数字，合理的设置可以提高并发处理能力，但过多的进程可能导致上下文切换增加，反而降低性能。

示例：

worker_processes auto;

上述配置会根据系统的CPU核心数量自动设置工作进程数，适用于大多数场景。

1.2 worker_connections

worker_connections 定义每个工作进程能够同时处理的最大连接数，这个参数直接影响了Nginx能够应对的最大并发连接数。

示例：

worker_connections 1024;

该值需要根据服务器硬件以及具体应用场景进行调整，增大该值可以提高并发处理能力，但也会增加内存的使用。

1.3 error_log

error_log 用于指定错误日志的路径和日志级别，对于诊断和排除故障非常重要。

示例：

error_log /var/log/nginx/error.log info;

这里设置了错误日志文件的路径为/var/log/nginx/error.log，并设定日志级别为info。

events块配置

2.1 use

use 指令指定Nginx使用的IO模型，常用的有select、poll、kqueue、epoll、rtsig 和/dev/poll，现代Linux系统通常使用epoll。

示例：

use epoll;

epoll 是当前Linux系统中最有效的IO模型，能够处理大量并发连接。

2.2 worker_connections

在events 块中的worker_connections 与全局块中的同名指令作用类似，但这里的设置会覆盖全局配置。

示例：

events {
    worker_connections 2048;
}

可以根据具体业务需求调整单个进程的最大连接数，优化性能。

http块配置

3.1 include

include 指令用于引入外部配置文件，使得主配置文件更加简洁，便于维护。

示例：

http {
    include       mime.types;
    include       /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

这样可以将静态资源类型和各个站点的配置文件分开管理。

3.2 sendfile与tcp_nopush

sendfile 和tcp_nopush 用于优化文件传输性能和网络吞吐量。

示例：

sendfile on;
tcp_nopush on;

sendfile on; 告诉Nginx在传输文件时使用底层的sendfile()系统调用，减少用户态与内核态之间的数据拷贝次数，提高性能。tcp_nopush on; 则禁止了Nginx的 Nagle 算法，确保小数据包也能及时发送，提高了实时性。

3.3 keepalive_timeout

keepalive_timeout 用于设置客户端连接保持活动的超时时间。

示例：

keepalive_timeout 65;

这个设置决定了客户端在多长时间内没有活动的情况下连接仍然保持打开状态，适用于需要长连接的场景，如即时通讯和在线游戏。

三、进阶配置与优化

server块配置

1.1 server_name

server_name 用于配置虚拟主机的域名或IP地址。

示例：

server {
    listen       80;
    server_name  example.com;
    ...
}

可以为每个站点配置独立的server 块，实现虚拟主机的功能。

1.2 location 与rewrite

location 用于匹配URL路径，并根据正则表达式进行相应的处理。rewrite 用于实现URL重写。

示例：

server {
    listen       80;
    server_name  example.com;
    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
    }
    location ~ \.php$ {
        root           /usr/share/nginx/html;
        fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        fastcgi_index  index.php;
        fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /usr/share/nginx/html$fastcgi_script_name;
        include        fastcgi_params;
    }
}

这里配置了两个location 块，一个处理普通HTML文件，另一个处理PHP文件，并通过rewrite 实现了URL重写。

upstream模块与负载均衡

2.1 upstream模块概述

upstream 模块用于定义一组后端服务器，实现反向代理和负载均衡，常见的负载均衡策略包括轮询（默认）、权重、IP哈希等。

示例：

upstream backend {
    server backend1.example.com weight=3;
    server backend2.example.com;
    server 192.168.0.1:8080 backup;
}

这个配置定义了一个名为backend 的上游服务器组，其中backend1.example.com 权重最高，backend2.example.com 次之，192.168.0.1:8080 作为备份服务器。

2.2 负载均衡策略

Nginx支持多种负载均衡策略，包括轮询（默认）、权重、IP哈希等，可以通过least_conn 和ip_hash 指令来实现不同的策略。

示例：

upstream backend {
    ip_hash;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
}

这里使用了ip_hash 策略，确保来自同一IP地址的请求总是被分配到同一台后端服务器。

缓存与压缩设置

3.1 proxy_cache与proxy_cache_path

启用缓存可以显著提高动态内容的响应速度。proxy_cache 和proxy_cache_path 用于配置反向代理缓存。

示例：

http {
    proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m;
    server {
        listen       80;
        server_name  example.com;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_cache my_cache;
            add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;
        }
    }
}

这里配置了一个共享缓存存储，缓存大小为10MB，并在60分钟内未被访问时失效，所有通过proxy_cache my_cache; 发送到后端的请求结果都会被缓存。

3.2 gzip压缩

启用gzip压缩可以减少传输的数据量，提高网页加载速度。

示例：

http {
    gzip on;
    gzip_min_length 1k;
    gzip_buffers 4 16k;