Nginx初步优化

博文大纲：
1.Nginx简介
2.Nginx的核心特点
3.Nginx平滑升级
4.修改Nginx版本信息
5.Nginx虚拟主机配置
6.nginx配置文件location选项的作用
7.配置https访问nginx
8.开启Nginx访问认证

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Nginx是什么？

1.Nginx简介

Nginx是一款轻量级的网页服务器、反向代理服务器以及电子邮件代理服务器。因它的稳定性、丰富的功能集、实例配置文件和低系统资源消耗而闻名。

Nginx已经在俄罗斯最大的门户网站上运行，同时俄罗斯有超过20%的虚拟主机平台采用Nginx作为反向代理服务器；在国内，Nginx已经运行在淘宝、新浪、网易等多家网站使用Nginx作为Web服务器或反向代理服务器。

2.Nginx的核心特点

• （1）跨平台：Nginx可以在大多数OS编译运行，而且也有Windows版本；
• （2）配置异常简单、非常容易上手；
• （3）非阻塞、高并发连接；官方测试能够支撑5万的并发连接，在实际环境中可以达到2~3万并发连接数。（这得益于Nginx使用了最新的epoll模型）；
• （4）事件驱动：采用epoll模型，支持更大的并发连接；
  非阻塞通过不断检查事件的状态来判断是否进行读写操作，这样带来的开销很大，因此就有了异步非阻塞的事件处理机制。这种机制让你可以同时监控多个事件，调用他们是非阻塞的，但可以设置超时时间，在超时时间之内，如果有事件准备好了，就返回。这种机制解决了上面阻塞调用与非阻塞调用的两个问题。
  以 epoll 模型为例：当事件没有准备好时，就放入 epoll(队列)里面。如果有事件准备好了，那么就去处理；当事件没有准备好时，才在 epoll 里面等待。这样，我们就可以并发处理大量的并发请求了，当然，这里的并发请求，是指未处理完的请求。线程只有一个，所以同时能处理的请求当然只有一个了，只是在请求之间进行不断地切换而已，切换也是因为异步事件未准备好，而主动让出的。这里的切换是没有任何代价，你可以理解为循环处理多个准备好的事件。
  多线程方式相比，这种事件处理方式是有很大的优势的，不需要创建线程，每个请求占用的内存也很少，没有上下文切换， 事件处理非常的轻量级，并发数再多也不会导致无谓的资源浪费（上下文切换）。对于 apache 服务器，每个请求会独占一个工作线程，当并发数上到几千时，就同时有几千的线程在处理请求了。这对操作系统来说，是个不小的挑战：因为线程带来的内存占用非常大，线程的上下文切换带来的 cpu 开销很大，自然性能就上不去，从而导致在高并发场景下性能下降严重。
  总结：通过异步非阻塞的事件处理机制，Nginx 实现由进程循环处理多个准备好的事件，从而实现高并发和轻量级。
• （5）Master/Worker 结构：一个 master 进程，生成一个或多个worker 进程，如图：
  
  Master-Worker设计模式主要包含两个主要组件Master和Work，Master维护者Worker队列，将请求下发到多个Worker并行执行，Worker主要进行实际逻辑计算，并将结果返回给Master。
  采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其他进程还在工作，服务不会中断，Master进程则很快重新启动新的Worker进程。当然，Worker进程的异常退出，肯定是程序中有bug了，异常退出，会导致当前Worker上的所有请求失败，不过不会影响到所有的请求，所以降低了风险；
• （6）内存消耗小：处理高并发的请求内存消耗非常小。在3万并发连接下，开启的10个Nginx进程才消耗150M内存；
• （7）内置的健康检查工作：如果Nginx代理的后端某台Web服务器宕机了，不会影响前端的访问；
• （8）节省带宽：支持GZIP压缩，可以添加到浏览器本地缓存的Header头；
• （9）稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微；

3.Nginx平滑升级

本篇博文中所需使用的软件包都已经打包了，可以直接下载Nginx软件包

所谓Nginx平滑升级就是当前服务器正在运行Nginx服务，想将当前运行的Nginx服务的版本进行升级，且在服务不停止的前提进行升级。

实现思路：

• 在不停止老进程的情况下，启动新进程；
• 老进程负责处理仍然没有处理完成的请求，但不再接收处理请求；
• 新进程接收新请求；
• 老进程处理完所有请求，关闭所有连接后，停止；

实现步骤：

[root@localhost ~]# yum -y install pcre-devel openssl-devel               //安装nginx所需依赖
[root@localhost ~]# tar zxf nginx-1.14.0.tar.gz -C /usr/src
[root@localhost ~]# cd /usr/src/nginx-1.14.0/
[root@localhost nginx-1.14.0]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module && make && make install
//编译安装nginx1.14版本，由于实验环境，配置项较少
[root@localhost ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin                   //创建符号链接
[root@localhost ~]# nginx                       //启动nginx服务
[root@localhost ~]# nginx -v                    //查看Nginx服务的版本信息
nginx version: nginx/1.14.0
[root@localhost ~]#  tar zxf nginx-1.2.4.tar.gz -C /usr/src          
[root@localhost ~]#  cd /usr/src/nginx-1.2.4/
[root@localhost nginx-1.2.4]#  ./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module && make
//配置、编译nginx1.2.4版本，注意不要进行安装，可以根据需要添加配置项，但是原本的配置必须存在
[root@localhost ~]# mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.old
//备份旧版本的nginx的执行程序
[root@localhost ~]# cp /usr/src/nginx-1.2.4/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
//替换旧的Nginx的执行程序
[root@localhost ~]# netstat -anpt | grep 80
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      4655/nginx: master  
[root@localhost ~]# kill -USR2 4655       //建议针对nginx的进程号进行操作，不建议针对nginx的pid文件进行操作
//生成新的进程去接收客户端请求，执行完成后nginx安装目录下logs目录会出现一个nginx.pid.old文件，用来存放旧版的pid信息
[root@localhost ~]# nginx -s reload                 //重新加载新版的nginx配置
[root@localhost ~]# kill -HUP 4655                   //平滑的重启新版的nginx进程
[root@localhost ~]# nginx -v                         //查看nginx版本信息
nginx version: nginx/1.2.4
[root@localhost ~]# curl -I 127.0.0.1          
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.14.0               //头部信息版本还未更改
Date: Sun, 01 Dec 2019 06:04:10 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 612
Last-Modified: Sun, 01 Dec 2019 05:59:29 GMT
Connection: keep-alive
ETag: "5de356c1-264"
Accept-Ranges: bytes
[root@localhost ~]# kill -QUIT 4655                   ////平滑的关闭旧版的nginx进程
[root@localhost ~]# nginx -v                         //查看nginx版本信息
nginx version: nginx/1.2.4
[root@localhost sbin]# curl -I 127.0.0.1
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.2.4                 //注意版本信息，已经成功发生改变
Date: Sat, 30 Nov 2019 14:47:53 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 612
Last-Modified: Sat, 30 Nov 2019 14:42:09 GMT
Connection: keep-alive
Accept-Ranges: bytes

注意：整个过程中，建议针对进程号进行平滑升级、重启、关闭等操作！

关于nginx使用kill命令常用的参数：

• QUIT 平滑关闭
• HUP 平滑重启，重新加载配置文件
• USR1 重新打开日志文件
• USR2 平滑升级可执行程序
• WINCH 平滑关闭工作进程

4.修改Nginx版本信息

[root@localhost ~]# vim /usr/src/nginx-1.2.4/src/core//nginx.h
                     ………………          //省略部分内容
#define nginx_version      1002004
#define NGINX_VERSION      "8.8.8.8"                       //根据实际情况修改为自己想要的信息
#define NGINX_VER          "lzj/" NGINX_VERSION            //同上，注意修改完的lzj
[root@localhost ~]# vim /usr/src/nginx-1.2.4/src/http/ngx_http_header_filter_module.c 
                     ………………          //省略部分内容
static char ngx_http_server_string[] = "Server: lzj" CRLF;                //与上一个文件中修改的名称一样（lzj）
static char ngx_http_server_full_string[] = "Server: " NGINX_VER CRLF;
[root@localhost ~]# vim /usr/src/nginx-1.2.4/src/http/ngx_http_special_response.c 
                     ………………          //省略部分内容
                     static u_char ngx_http_error_tail[] =
"
lzj" CRLF                     //注意与上两个文件中修改的lzj要一致
"" CRLF
"" CRLF
;
[root@localhost ~]# cd /usr/src/nginx-1.2.4/
[root@localhost nginx-1.2.4]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module && make
[root@localhost ~]# mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.bak
[root@localhost ~]# cp /usr/src/nginx-1.2.4/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
[root@localhost ~]# nginx -s stop                //停止nginx服务
[root@localhost ~]# nginx                        //开启nginx服务
[root@localhost ~]# curl -I 127.0.0.1
HTTP/1.1 200 OK
Server: lzj/8.8.8.8                              //查看版本信息
Date: Sat, 30 Nov 2019 15:06:32 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 612
Last-Modified: Sat, 30 Nov 2019 14:42:09 GMT
Connection: keep-alive
Accept-Ranges: bytes

注意：修改nginx版本信息，就需要重启服务，所以如果想要修改则尽量在安装之前就进行修改！

5.Nginx虚拟主机配置

在nginx的配置文件中，有一个http{}的段落，在http{}中还包含了server{}，其中一个server{}则代表一个虚拟主机，实现方法如下：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
//编辑Nginx的主配置文件，实现相同IP，不同域名进行访问
             ……………………………………              //省略部分内容
    server {
        listen    80;
        server_name      www.lzj.com;
        location / {
        root /lzj;
        index index.html index.htm;
        }
        }
    server {
        listen    80;
        server_name      www.zhj.com;            
        location / {
        root /zhj;
        index index.html index.htm;
        }
        }
[root@localhost ~]# mkdir /lzj                                 //自行创建各自的首页文件
[root@localhost ~]# echo "www.lzj.com" >> /lzj/index.html
[root@localhost ~]# mkdir /zhj
[root@localhost ~]# echo "www.zhj.com" >> /zhj/index.html
[root@localhost ~]# echo "192.168.1.8  www.lzj.com" >> /etc/hosts    //在本地hosts文件添加相应的域名
[root@localhost ~]# echo "192.168.1.8  www.zhj.com" >> /etc/hosts
[root@localhost ~]# nginx -t                             //检查nginx配置文件有无语法错误
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@localhost ~]# nginx -s reload                    //重新加载nginx配置文件 
[root@localhost ~]# curl www.lzj.com                   //验证效果
www.lzj.com
[root@localhost ~]# curl www.zhj.com
www.zhj.com

6.nginx配置文件location选项的作用

主要介绍一下nginx配置文件server{}段落中的location的详细配置

（1）“=”号的作用

“=”号表示绝对匹配，访问网页的根目录可以，但是访问后面添加参数就不可以了，比如：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
//编辑Nginx主配置文件
                ………………………………        //省略部分内容
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location = /test {                     //寻找网页根目录下的test目录中的内容      
            root   test;                  //寻找的路径为/usr/lcoal/nginx/html/test/目录中的首页文件
            index  index.html index.htm;
        }
[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/nginx/html/test
[root@localhost ~]# echo "test" >> /usr/local/nginx/html/test/index.html              //创建测试文件
[root@localhost ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@localhost ~]# nginx -s reload

客户端访问效果：

（2）alias与root的区别

root：实际访问的文件会被拼接URL的路径；
alias：实际访问的文件路径不会拼接URL的路径；

使用root路径：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    location ^~ /www {                             //^表示以什么开头，~表示使用正则表达式
            root   html;                          //root：实际访问的文件路径会拼接URL的路径，这里的html是相对路径
            index  index.html index.htm;          //那么访问的路径就是/usr/lcoal/nginx/html/www    
        }
[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/nginx/html/www
[root@localhost ~]# echo "www" >> /usr/local/nginx/html/www/index.html              
//创建测试文件
[root@localhost ~]# nginx -s reload  //重新加载nginx的配置文件

访问效果如下：

使用alias路径：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    location ^~ /www {
            alias   html;                       //alias：实际访问的路径不会拼接URL的路径
            index  index.html index.htm;
        }
[root@localhost ~]# nginx -s reload  //重新加载nginx的配置文件

访问效果如下：

（3）匹配指定的后缀时，就重定向到指定的文件

实例一：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    ...............              //省略部分内容 
        location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|css|js|ico)$ {
        root /www;                    //当用户访问的是gif、jpg等文件时，去/www目录下寻找
        index index.html index.htm;
        }

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
[root@localhost ~]# ls /www
a.jpg
[root@localhost ~]# nginx -s reload                //重新加载配置文件

客户端访问：

实例二：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    ...............              //省略部分内容 
        location ~* .(gif|jpg|jpeg|png|css|js|ico)$ {
        rewrite .(gif|jpg) /error.png;        //当客户端访问的是jpg等结尾的文件时，自动跳转到error.png
        }               //error.png的存在位置就是网页根目录，因为是“/error.png”

[root@localhost ~]# ls /usr/local/nginx/html/
50x.html  error.png  index.html
[root@localhost ~]# nginx -s reload

客户端访问测试：

（4）当匹配指定的请求方式，就返回特定的状态码

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    ...............              //省略部分内容 
          if ($request_method = BDQN) {
            return 666;         //当客户端访问BDQN的方式访问时，返回状态码为666
        }
[root@localhost ~]# nginx -s reload             //重新加载配置文件

访问效果如下：

curl命令常用参数：

• -X：请求的方式；
• -I：返回服务器响应头部报文

（5）当客户端是以域名访问的，就跳转到指定的域名

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    ...............              //省略部分内容 
          if ($host != 'www.test.com') {
            rewrite ^/(.*)$ https://www.baidu.com/$1;
        }           //当客户端不是通过www.test.com 方式访问就会跳转到百度的页面
[root@localhost ~]# nginx -s reload       //重新加载配置文件

访问效果如下：

7.配置https访问nginx

我们都知道http是80端口，https是443端口，由于https更加安全，所以现在大多数web服务都是通过https方式进行访问的，接下来，就配置一下https访问nginx服务器。

由于互联网认证的CA证书需要付费购买，实验环境所以这里就自己做一个，没有经过互联网认证的CA证书。方法如下：

[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/nginx/ca       //创建一个目录用于存放ca证书、秘钥
[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/ca/
[root@localhost ca]# openssl genrsa -out ca.key 4096            //生成秘钥文件 
Generating RSA private key, 4096 bit long modulus
..............................++
.....................................................................................................++
e is 65537 (0x10001)
[root@localhost ca]#  openssl req -new -x509 -days 7304 -key ca.key -out ca.crt
//通过密钥生成证书文件，以下内容随意填写
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [XX]:zh
State or Province Name (full name) []:beijing
Locality Name (eg, city) [Default City]:beijing
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:beijing
Organizational Unit Name (eg, section) []:beijing
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:beijing
Email Address []:beijing
[root@localhost ca]# ls           //确认目录下有这两个文件
ca.crt  ca.key
[root@localhost ca]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 
    ...............              //省略部分内容 
    server {
        listen       443 ssl;             //使用ssl加密
        server_name  localhost;

        ssl                  on;           //启用ssl
        ssl_certificate      /usr/local/nginx/ca/ca.crt;      //证书存放路径
        ssl_certificate_key  /usr/local/nginx/ca/ca.key;    //秘钥存放路径

        ssl_session_timeout  5m;          //session会话超时时间  

        ssl_protocols  SSLv2 SSLv3 TLSv1;
        ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
        ssl_prefer_server_ciphers   on;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
    }
//配置文件末尾存放，启用即可！
[root@localhost ~]# nginx -s reload           //重载nginx配置文件

访问效果：

8.开启Nginx访问认证

有些时候，我们web服务的一些页面，不方便对所有人开放，这事，可以开启该网页的访问认证，开启后，就需要使用用户名密码进行登录，才可看到相应的页面。

如果不开启认证方式的话，用户就可以直接访问网站内容，如下：

开启认证，方法如下：

[root@localhost ~]# yum -y install httpd-tools    //安装htpassword工具
[root@localhost ~]# htpasswd -c /usr/local/nginx/.passwd lzj
New password: 
Re-type new password: 
Adding password for user lzj
//用户认证信息存放路径是/usr/local/nginx/.passwd
//若要向.passwd中添加第二个用户，需要省略“-c”选项，否则会覆盖之前的所有用户。
[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 
    ...............              //省略部分内容 
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            auth_basic "请输入登录账号";     //添加提示语句
            auth_basic_user_file /usr/local/nginx/.passwd;    //认证信息存放路径
        }
[root@localhost ~]# nginx -s reload           //重载nginx配置文件

访问测试：

———————— 本文至此结束，感谢阅读 ————————