前端工程师不可不知的Nginx知识

 童欧巴   2020-08-28 10:49   89 人阅读  0 条评论

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历史背景

互联网的全球化导致了互联网的数据量快速增长,加上在本世纪初摩尔定律在单核 CPU 上的失效,CPU 朝着多核方向发展,而 Apache 显然并没有做好多核架构的准备,它的一个进程同一时间只能处理一个连接,处理完一个请求后才能处理下一个,这无疑不能应对如今互联网上海量的用户。况且进程间切换的成本是非常高的。在这种背景下,Nginx 应运而生,可以轻松处理数百万、上千万的连接。

Nginx 优势

  • 高并发高性能
  • 可扩展性好
  • 高可靠性
  • 热部署
  • 开源许可证

Nginx 主要应用场景

  • 静态资源服务,通过本地文件系统提供服务
  • 反向代理服务、负载均衡
  • API服务、权限控制,减少应用服务器压力

Nginx 配置文件和目录

通过 rpm -ql nginx 可以查看 Nginx 安装的配置文件和目录。

如图是我在某某云上安装的最新稳定版本的Nginx的配置文件及目录。

  • /etc/nginx/nginx.conf 核心配置文件
  • /etc/nginx/conf.d/default.conf 默认http服务器配置文件
  • /etc/nginx/fastcgi_params fastcgi配置
  • /etc/nginx/scgi_params scgi配置
  • /etc/nginx/uwsgi_params uwsgi配置
  • /etc/nginx/koi-utf
  • /etc/nginx/koi-win
  • /etc/nginx/win-utf 这三个文件是编码映射文件,因为作者是俄国人
  • /etc/nginx/mime.types 设置HTTP协议的Content-Type与扩展名对应关系的文件
  • /usr/lib/systemd/system/nginx-debug.service
  • /usr/lib/systemd/system/nginx.service
  • /etc/sysconfig/nginx
  • /etc/sysconfig/nginx-debug 这四个文件是用来配置守护进程管理的
  • /etc/nginx/modules 基本共享库和内核模块
  • /usr/share/doc/nginx-1.18.0 帮助文档
  • /usr/share/doc/nginx-1.18.0/COPYRIGHT 版权声明
  • /usr/share/man/man8/nginx.8.gz 手册
  • /var/cache/nginx Nginx的缓存目录
  • /var/log/nginx Nginx的日志目录
  • /usr/sbin/nginx 可执行命令
  • /usr/sbin/nginx-debug 调试执行可执行命令

关于 Nginx 的常用命令以及配置文件语法很容易就可以搜到,本文不作赘述,下面从 Nginx 的功能以及实际场景出发看一看各个场景下 Nginx 可以提供给我们哪些配置项。在此之前,我们先来明确两个概念:

正向代理 Forward proxy

一句话解释正向代理,正向代理的对象是客户端,服务器端看不到真正的客户端。

resolver 8.8.8.8 # 谷歌的域名解析地址
server {
 location / {
      # 当客户端请求我的时候,我会把请求转发给它
      # $http_host 要访问的主机名$request_uri 请求路径
      proxy_pass http://$http_host$request_uri;
 }
}

反向代理 Reverse proxy

一句话解释反向代理,反向代理的对象是服务端,客户端看不到真正的服务端。

跨域

跨域是前端工程师都会面临的场景,跨域的解决方案有很多。不过要知道在生产中,要么使用 CORS 、要么使用 Nginx 反向代理来解决跨域。在 Nginx 的配置文件中进行如下配置即可:

server {
    listen   80;
    server_name   localhost; # 用户访问 localhost,反向代理到 http://webcanteen.com
    
    location / {
            proxy_pass http://webcanteen.com
    }
}

Gzip

Gzip 是互联网上非常普遍的一种数据压缩格式,对于纯文本来说可以压缩到原大小的 40%,可以节省大量的带宽。不过需要注意的是,启用 Gzip 所需的 HTTP 最低版本是 1.1。

location ~ .*\. (jpg|png|gif)$ {
    gzip off; #关闭压缩
    root /data/www/images;
}
location ~ .*\. (html|js|css)$ {
    gzip on; #启用压缩
    gzip_min_length 1k; # 超过1K的文件才压缩
    gzip_http_version 1.1; # 启用gzip压缩所需的HTTP最低版本
    gzip_comp_level 9; # 压缩级别,压缩比率越高,文件被压缩的体积越小
    gzip_types text/css application/javascript; # 进行压缩的文件类型
    root /data/www/html;
}

请求限制

对于大流量恶意的访问,会造成带宽的浪费,给服务器增加压力。往往对于同一 IP 的连接数以及并发数进行限制。

关于请求限制主要有两种类型:

  • limit_conn_module 连接频率限制
  • limit_req_module 请求频率限制
# $binary_remote_addr 远程IP地址 zone 区域名称 10m内存区域大小
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=coon_zone:10m;
server {
    # conn_zone 设置对应的共享内存区域 1是限制的数量
     limit_conn conn_zone 1;
}
# $binary_remote_addr 远程IP地址 zone 区域名称 10m内存区域大小 rate 为请求频率 1s 一次
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_zone:10m rate=1r/s;
server {
    location / {
        # 设置对应的共享内存区域 burst最大请求数阈值 nodelay不希望超过的请求被延迟
        limit_req zone=req_zone burst=5 nodelay;
    }
}

访问控制

关于访问控制主要有两种类型:

  • -http_access_module 基于 IP 的访问控制
  • -http_auth_basic_module 基于用户的信任登陆

(基于用户的信任登陆不是很安全,本文不做配置介绍)

以下是基于 IP 的访问控制:

server {
 location ~ ^/index.html {
   # 匹配 index.html 页面 除了 127.0.0.1 以外都可以访问
   deny 127.0.0.1;
   allow all;
 }
}

ab命令

ab命令全称为:Apache bench,是 Apache 自带的压力测试工具,也可以测试 Nginx、IIS 等其他 Web 服务器。

  • -n 总共的请求数
  • -c 并发的请求数
ab -n 1000 -c 5000 http://127.0.0.1/

防盗链

防盗链的原理就是根据请求头中 referer 得到网页来源,从而实现访问控制。这样可以防止网站资源被非法盗用,从而保证信息安全,减少带宽损耗,减轻服务器压力。

location ~ .*\.(jpg|png|gif)$ {# 匹配防盗链资源的文件类型
     # 通过 valid_referers 定义合法的地址白名单 $invalid_referer 不合法的返回403
     valid_referers none blocked 127.0.0.1;
     if ($invalid_referer) {
         return 403;
     }
}

负载均衡 Load Balance

当我们的网站需要解决高并发、海量数据问题时,就需要使用负载均衡来调度服务器。将请求合理的分发到应用服务器集群中的一台台服务器上。

Nginx 可以为我们提供负载均衡的能力,具体配置如下:

# upstream 指定后端服务器地址
# weight 设置权重
# server 中会将 http://webcanteen 的请求转发到 upstream 池中
upstream webcanteen {
    server 127.0.0.1:66 weight=10;
    server 127.0.0.1:77 weight=1;
    server 127.0.0.1:88 weight=1;
}

server {
    location / {
        proxy_pass http://webcanteen
    }
}

后端服务器状态

后端服务器支持以下的状态配置:

  • down:当前服务器不参与负载均衡
  • backup:当其他节点都无法使用时的备用服务器
  • max_fails:允许请求失败的次数,若到达就会休眠
  • fail_timeout:经过max_fails次失败后,服务器的暂停时间,默认为10s
  • max_conns:限制每个服务器的最大接收连接数
upstream webcanteen {
 server 127.0.0.1:66 down;
 server 127.0.0.1:77 backup;
 server 127.0.0.1:88 max_fails=3 fail_timeout=10s;
 server 127.0.0.1:99 max_conns=1000;
}

分配方式

  • 轮询(默认),每个请求按照时间顺序轮流分配到不同的后端服务器,如果某台后端服务器宕机,Nginx 轮询列表会自动将它去除掉。
  • weight(加权轮询),轮询的加强版,weight 和访问几率成正比,主要用于后端服务器性能不均的场景。
  • ip_hash,每个请求按照访问 IP 的 hash 结果分配,这样每个访问可以固定访问一个后端服务器。
  • url_hash,按照访问 URL 的 hash 结果来分配请求,使得每个URL定向到同一个后端服务器上,主要应用于后端服务器为缓存时的场景。
  • 自定义hash,基于任意关键字作为 hash key 实现 hash 算法的负载均衡
  • fair,按照后端服务器的响应时间来分配请求,响应时间短则优先分配。

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