一、Nginx简介

什么是Nginx

Nginx（engine x）是一个开源的高性能HTTP和反向代理服务器，以其高稳定性、丰富的功能集、简单的配置文件和低资源消耗而闻名，它最初由Igor Sysoev开发，旨在提供比当时可用的Apache HTTP服务器更高的性能，Nginx支持HTTP、HTTPS、SMTP、FTP、WS等协议，并被广泛用于负载均衡、HTTP缓存以及作为Web服务器的反向代理。

Nginx的特点

高性能：Nginx使用事件驱动架构，能够高效处理大量并发连接。

高可扩展性：模块化设计允许通过添加或删除模块来扩展功能。

高可靠性：Nginx具有自我修复能力，能够在出错时恢复运行。

热部署：无需停止服务器即可更新配置文件或升级软件。

灵活的配置：简洁而强大的配置语法使得管理变得容易。

丰富的功能集：包括负载均衡、SSL终端、认证、访问控制等。

二、安装与配置

安装Nginx

在大多数Linux发行版上，可以通过包管理器轻松安装Nginx，在Ubuntu上可以使用以下命令：

sudo apt update
sudo apt install nginx

安装完成后，Nginx会自动启动并设置为开机自启，可以通过运行nginx -v来检查安装的版本。

基本配置

Nginx的主要配置文件通常位于/etc/nginx/nginx.conf，还有站点特定的配置文件存放在/etc/nginx/sites-available/目录下，可以通过创建符号链接到/etc/nginx/sites-enabled/来启用它们。

1 监听指令

listen指令用于指定Nginx应该监听的网络地址和端口。

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

2 服务器块

每个server块定义了一个虚拟主机，可以包含多个location块来处理不同的URI路径。

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location / {
        root /var/www/html;
        index index.html index.htm;
    }
    
    location /images/ {
        alias /path/to/images/;
    }
    
    error_page 404 /404.html;
    location = /404.html {
        internal;
    }
}

常用配置选项

root：指定文档根目录。

index：设置默认索引文件。

alias：将请求的URL路径映射到文件系统路径。

error_page：自定义错误页面。

rewrite：重写请求URI。

access_log 和error_log：设置访问日志和错误日志的位置。

三、高级功能

负载均衡

Nginx支持多种负载均衡算法，如轮询、加权轮询、IP哈希等，以下是一个简单的轮询负载均衡示例：

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
}
server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

SSL/TLS支持

Nginx完全支持SSL/TLS加密通信，可以通过ssl_certificate和ssl_certificate_key指令指定证书和密钥文件。

server {
    listen 443 ssl;
    server_name example.com;
    
    ssl_certificate /path/to/cert.pem;
    ssl_certificate_key /path/to/cert.key;
    
    location / {
        root /var/www/html;
        index index.html index.htm;
    }
}

缓存机制

Nginx提供了灵活的缓存机制，可以显著减少后端服务器的负载，缓存可以针对静态内容或动态内容进行配置。

http {
    proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=mycache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;
    
    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
        
        location / {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_cache mycache;
        }
    }
}

限流与访问控制

Nginx允许基于IP地址、地理位置或其他条件进行限流和访问控制。

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
    
    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
        
        location / {
            limit_req zone=one burst=5 nodelay;
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

四、优化与调优

调整工作进程数

Nginx使用多进程模型，可以通过调整worker_processes指令来优化性能，一般建议将工作进程数设置为CPU核心数。

worker_processes auto;

调整连接数和请求数限制

可以通过调整worker_connections和keepalive_timeout等指令来优化连接处理能力。

events {
    worker_connections 10240;
    multi_accept on;
    use epoll;
}
http {
    keepalive_timeout 60;
    client_max_body_size 10m;
}

使用更高效的事件模型

对于不同的操作系统，可以选择最适合的事件模型，在Linux上推荐使用epoll，在FreeBSD上推荐使用kqueue，可以通过编译时选项或运行时指令选择事件模型。

编译时选项 --with-http_ssl_module --with-http_v2_module --with-http_realip_module --with-http_addition_module --with-http_sub_module --with-http_dav_module --with-http_geoip_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_flv_module --with-http_perl_module --with-http_secure_link_module --with-http_stub_status_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-threads --with-debug --with-pcre-jit --with-http_slice_of_cake --add-module=/path/to/ngx_brotli_static_module
运行时指令 events { use kqueue; }

监控与日志分析

Nginx提供了丰富的监控工具和日志格式，可以帮助管理员了解服务器的运行状态并进行故障排除。

http {
    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;
    
    error_log /var/log/nginx/error.log warn;
}