Nginx – 为优质网络服务当家理纪
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34 分钟


Ngnix 是一款轻量级、高性能的 Web 应用服务器软件，同时也是一款代理服务器软件。它可以作为反向代理服务器软件，也可以作为电子邮件（IMAP/POP）代理服务软件。

作为服务器软件领域的佼佼者，Ngnix 真正体现了“小身体，大能量”的特色。软件本身小巧精致，配置和使用简单，但功能非常强大。其典型功能特点有，

  • 高性能 Web 服务器
    • 官方数据表明能支持高达 50000 个并发数
    • 反向代理服务器
    • 负载均衡
    • 动静结合

在网络应用架构中，Nginx 使用非常广泛，具有重要的地位和作用。

Nginx 安装部署

需要安装 Ngnix 主程序和相关的配套支撑库。

手动编译需要源码，或者安装后缀为 -dev 的库

  • Nginx 主程序
    • 可直接用软件仓库的版本，可以手动编译安装。
    • 官网网站：Nginx.org
    • 可执行程序文件：nginx（bin 或 sbin 中）
  • PCRE 库
    • PCRE (Perl Compatible Regular Expressions) 是一个 Perl 库，包括 Perl 兼容的正则表达式库。nginx 的 http 模块使用 pcre 来解析正则表达式
    • 库名称：libpcre3、libpcre3-dev (Ubuntu 18.04)
  • zlib 库
    • zlib 库提供了很多种压缩和解压缩的方式，nginx 使用 zlib 对 http 包的内容进行 gzip
    • 库名称：zlib1g-dev (Ubuntu 18.04)
  • OpenSSL 库
    • OpenSSL 是一个强大的安全套接字层密码库。囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及 SSL 协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。Nginx 不仅支持 http 协议，还支持 https（即在 ssl 协议上传输 http），需要安装 OpenSSL 库。
    • 库名称：openssl（Ubuntu 18.04）

Nginx 基本指令

使用可执行文件 nginx 启动服务。

./nginx

启动后，可以通过 -s 参数对 nginx 进行控制。

nginx -s signal
注：-s 参数表明采用向 Nginx 发送信号的方式

指令 备注
nginx -s quit 优雅停止。此方式是待 nginx 进程处理任务完毕进行停止
nginx -s stop 强制停止。此方式先查出 nginx 进程 id，再使用 kill 命令强制杀掉进程
nginx -s reload 不中断当前连接的情况下，重新加载更新后配置。类似于 “热更新”。
使用最多的指令，尤其是运行中进行配置更改
ngnix -s reopen 重新打开 log 文件
nginx -t nginx 不运行，仅仅对配置文件进行测试。
对 nginx 的配置文件修改后，常用此命令对修改后配置文件进行语法检查。
nginx -V 显示 nginx 安装的详细（verbose）信息。
查看 nginx 中安装了哪些模块时常用

Nginx 的基本设计

虚拟主机

虚拟主机，就是把一台物理服务器划分成多个 “虚拟” 的服务器，这样一台物理服务器就可以当做多个服务器来使用，从而可以配置多个网站。Nginx 提供虚拟主机的功能，就是为了让用户不需要安装多个 Nginx，就可以运行多个域名不同的网站。
（典型的用一个物理实体达到实现多个不同的逻辑实体的效果，计算机中的常见设计）

每台虚拟主机都可以是一个独立的网站，可以具有独立的域名，具有完整的 Intemet 服务器功能（WWW、FTP、Email等），同一台主机上的虚拟主机之间是完全独立的。从网站访问者来看，每一台虚拟主机和一台独立的主机完全一样。

pic-20210710-1|400

Nginx 支持虚拟主机，浏览器等客户端并不知道，所以通过几个不同的虚拟主机 url 地址，都指向 Nginx 所在的 ip 地址，都能到达 Nginx 环境，只不过针对不同的 url，Ngnix 的应对处理的逻辑不同。

实现上，Nginx 的虚拟主机就是通过主配置文件 nginx.conf 中 server 节点指定的，一个 server 标签就是一个虚拟主机。想要设置多个虚拟主机，配置多个 server 节点即可。

Nginx 配置文件的基本结构

Nginx 所有功能都体现在配置文件里。

pic-20210710|600

ngnix.conf 是 Nginx 的中心配置文件，文件主要由三个大的部分组成：全局块、events 块、http 块。采用了一种“递进式”的结构布局。

全局块

全局块配置影响 nginx 服务器整体运行的配置指令。主要设置包括，

  • 运行 nginx 服务器的用户或用户组；
  • 允许生成的 worker process 数量；
  • 进程 pid 的存放路径；
  • 配置文件的引用，重点是服务器整体功能模块的配置
    • 如 /etc/nginx/modules-enabled/*.conf

events 块

events 块配置影响 nginx 服务器与用户的网络连接。

http 块（包含多个 server 块）

http 块设置 Web 服务器 http 通信的核心内容，是 nginx 服务器中配置最频繁的部分。又进一步可细分为 “http 全局块” 和 “server 块（虚拟主机块）”。

(1) http 全局块

“http 全局块” 针对 http 的全局参数需求设计，主要设置包括，

  • 文件引入
  • MIME-TYPE类型
  • 日志定义
  • 连接超时时间
  • ……

(2) server 块

“server 块” 主要针对“虚拟主机”的概念设计。

“虚拟主机”是一种概念上的主机，从用户角度看，一台“虚拟主机”就和一台独立硬件的主机完全一样。

http 块可以包括多个 server 块，每个 server 块就相当于一个虚拟主机。如此，每个 http 块可以包括多个“虚拟主机”的设置。

每个 server 块又进一步可细分为 “全局 server 块” 和多个 “location 块”。

  • 全局 server 块对一个“虚拟主机”的整体进行设置，核心参数如“监听端口”、“主机名”、“主机的根目录”等
  • location 块是客户端访问该“虚拟主机”时，对该“虚拟主机”内文件系统的访问路由设置。客户端访问一个 “虚拟主机” 的不同路径时，可设置对应不同的处理

Ngnix 配置文件的基础参数与场景设置

配置文件实现

Nginx 的主配置文件为 nginx.conf，通常位于系统配置目录（如 /etc/nginx/）或 Nginx 的安装目录下（通过特定平台安装），典型的 nginx.conf 内容如下，

#################################################
###### 全局块 ######
#################################################

####################
# 设置 nginx 的 worker process 进程执行的用户
####################
user www-data;

####################
# 设置 nginx 中并发处理进程 worker process 的数量
# 这个设置一般与 CPU 内核数量相匹配，
# 每个用于 nginx 的内核分配一个 worker
####################
worker_processes 2;

####################
# 设置 nginx 的 pid
####################
pid /run/nginx.pid;

#################################################
###### event 块 ######
#################################################

events {
    ####################
    # 每一个 worker 进程允许的最大连接数
    # "worker 的数量 X 每个 worker 的连接数"决定了 nginx 的并发性能
    ####################
    worker_connections 768;
} ## events 块设置结束

#################################################
###### http 块 ######
#################################################

http {
    ####################
    # 进行文件传输，打开后文件传输性能提升
    ####################
    sendfile on;

    ####################
    # 当数据包累计到一定大小后，再发送，提升发送效率；
    # 与 sendfile 合用
    ####################
    tcp_nopush on;

    ####################
    # 设置服务器传输文件的 mime 类型以及默认类型
    ####################
    include /etc/nginx/mime.types;
    default_type application/octet-stream;

    ####################
    # 日志设置
    ####################

    ###### 用户对服务器的访问请求记录
    access_log /var/log/nginx/access.log;

    ###### 设置 error 日志的存储位置
    error_log /var/log/nginx/error.log;

    ###### 设置 error 日志的存储位置，以及存储的日志级别
    ###### 共分为 debug info notice warn error crit(ical) 等级别
    # error_log /var/log/nginx/error.log info;

    ####################
    # Gzip 压缩设置
    ####################
    gzip on;

    # gzip_vary on;
    # gzip_proxied any;
    # gzip_comp_level 6;
    # gzip_buffers 16 8k;
    # gzip_http_version 1.1;
    # gzip_types text/plain text/css application/json application/xml+rss text/javascript;

    ####################
    # 虚拟主机设置 (Virtual Host Configs)
    # 一个 server 块，一个"虚拟主机"
    ####################

    ###### 一个典型 server 块设置
    server {

        #####################
        设置监听端口。本机所有的 ip 上都监听 80 端口；
        如果只想监听某个端口，可以写为 192.168.1.202:80；
        这样的话，只监听 192.168.1.202 上的 80 口
        #####################
        listen 80;

        ###### 设置服务器域名
        server_name localhost domainname1 domainname2;

        ###### 站点根目录(程序目录)
        root /var/www/html;
        ###### 索引文件 
        index index.html index.htm

        location / {
            root html;
            index index.html index.htm
        }

        error_page 500 502 503 504 /50x.html;

        location /50x.html {
            root html;
        }   
    } ## 一个 server 块设置结束

    ####################
    优化配置
    将 server 块放入单独的“碎片”配置文件中引入
    方便多个 server 的设置，每一个 server 对应一个单独的“碎片”
    ####################
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
    include /etc/nginx/sites-enabled/*;

} ## http 块设置结束

Nginx 的功能都通过配置文件来体现，使用单一配置文件即可完成所有功能的配置。如果是针对功能简单的 Nginx 主机，使用单一配置文件清晰明了，但是，如果针对复杂的 Nginx 主机配置，尤其是需配置多种功能、多个虚拟主机的情况，使用单一文件也致使配置文件复杂冗长，查找和变更相关配置开关效率较低，为此，Nginx 的功能配置充分体现了 Linux 的平台文化，也采用了 “碎片化” 的设计。

在 Nginx 的配置目录中，设计多种不同的目录，存放不同的 “配置碎片”，通过在主配置文件中引入 “碎片配置” 灵活添加或删除对应的配置信息设置。

例如，在默认的配置安装目录 /etc/nginx/ 中，设计了 3 个 “碎片” 文件夹 conf.d、sites-enabled、sites-available。conf.d 一般存放通用设置的 “碎片配置”，sites-enabled 和 sites-available 一般存放虚拟主机的 “碎片配置”。主配置文件通过 include /etc/nginx/conf.d/*.conf;、include /etc/nginx/sites-enabled/*; 指令将 “碎片配置” 添加到主配置文件中。其中，sites-available 文件夹往往用于存放备选虚拟主机配置的全集，而 sites-enabled 则存放实际发生作用的虚拟主机，通过在 sites-enabled 中设置到 sites-available 的软链接，可方便将备选的虚拟主机引入实际运行。如，

default -> /etc/nginx/sites-available/wordpress.conf

配置虚拟主机（vhost）

虚拟主机（vhost）的最大特点，就是用户不需要安装多个 Nginx，就可以运行多个“不同的服务器”。即在一个真实的物理主机上，可以部属多台不同的虚拟主机。虚拟主机的不同体现在两大方面：

  • IP 相同，开放端口号不同，虚拟主机不同
  • IP 不同，虚拟主机不同

对于一个网络访问请求，到底应该由哪台虚拟主机来响应？解决办法是分析 http 的访问请求（request），将请求中的字段与 Nginx 中配置的各个虚拟主机的 server 块设置的字段进行匹配。请求中目标 ”IP : 端口”、“域名” 与虚拟主机 server 中对应字段匹配的结果，决定 Nginx 中哪台虚拟主机来响应（response）。

http 请求 request 中字段 Ngnix 中 server 对应设置
IP : port listen
host server_namne

虚拟主机的常见配置方法也围绕上述两个关键要素展开。

配置方式 说明
IP 相同 端口号相同，域名不同。也被称为基于域名的虚拟主机。
IP 相同 端口号不同，域名不同。也被成为基于端口的虚拟主机。
IP 不同 不同的域名、不同的 IP。也被称为基于 IP 的虚拟主机。这种情况下，需要在部署 Nginx 的服务器上添加网络接口。

基于“域名”的虚拟主机

这类虚拟主机的特点是“IP 一致，域名不同”。

server {
    listen 80;
    server_name example.org www.example.org;
    ...
}

server {
    listen 80;
    server_name example.net www.example.net;
    ...
}

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

请求匹配规则：

接到一个请求后，Nginx 首先选定由哪一个虚拟主机来处理请求，如上面 3 个虚拟主机都监听在*：80 端口，则 Nginx 仅仅检查请求的“Host”字段以决定该请求应由哪个虚拟主机来处理。

如果 Host 字段没有匹配任意一个虚拟主机，或者请求中根本没有包含 Host 字段，那 nginx 会将请求分发到定义在此端口上的默认虚拟主机。可以显式地设置某个主机为默认虚拟主机，即在 “listen” 指令中设置 “default_server” 参数。示例如下，

server {
    listen 80 default_server;
    server_name example.net www.example.net;
    ...
}

基于“端口”的虚拟主机

这类虚拟主机的特点是“IP 相同，端口号不同，域名不同”。

server {
     listen 192.168.72.10:666;   # 设置监听端口为666
     server_name   www.kgc.com;                        
}

server {
     listen 192.168.72.10:888;   # 设置监听端口为888
     server_name   www.nan.com;                        
}

基于“IP”的虚拟主机

这类虚拟主机的特点是“IP 不同，域名不同”。配置这类虚拟主机，需要物理主机有多个不同网络接口，每个网络接口配置不同的 IP 地址。

server {
    listen 192.168.1.1:80;
    server_name example.org www.example.org;
    ...
}

server {
    listen 192.168.1.1:80;
    server_name example.net www.example.net;
    ...
}

server {
    listen 192.168.1.2:80;
    server_name example.com www.example.com;
    ...
}

请求匹配规则：

接到一个请求后，

  • Nginx 首先做 listen 匹配。测试请求的 IP 地址和端口是否匹配某个 server 配置块中的 listen 配置。
  • 接着做 server_name 匹配。Nginx 继续测试请求的 Host 字段是否匹配这个 server 块中的某个 server_name 的值。如果主机名没有找到，Nginx 将把这个请求交给默认虚拟主机处理。

在进行虚拟主机配置时，上述三种设置方法 “ 基于“域名”的虚拟主机”、“基于“端口”的虚拟主机”、“基于“IP”的虚拟主机” 可以混合搭配使用。

server_name 设置方式

Nginx 虚拟主机中的 server_name 配置对应着 http 请求中的 host 字段。有多种方式对 server_name 进行配置，以方便对 host 字段进行匹配。

设置方式 示例
精准 server_name 匹配 server {
listen 80;
server_name domain.com www.domain.com;
…
}
以通配符开始 server {
listen 80;
server_name *.domain.com;
…
}
以*通配符结束 server {
listen 80;
server_name www.*;
…
}
正则表达式 server {
listen 80;
server_name ~^(?.+).domain.com$;
…
}

基于 IP 的域名设置

域名本质是一个字符串，如果没有申请特定的域名，也可以使用 IP 字符串作为域名。

server {
    listen 80;
    server_name 192.168.16.162;
    ...
}

这里，192.168.16.162 作为虚拟主机的域名。

针对 frp 中 tcp 转发的设置

frp 中，如果使用 tcp 代理的方式访问内网 nginx 服务，其转发的 http request 的 host 字段采用的 frp server 的 ip：port，如 185.98.117.191 : 26518，此时内网 nginx 服务器的 server_name 需与 frp 转发 host 一致，方能顺利穿透。

server {
    listen 80;
    server_name 192.168.16.162 185.98.117.191;
    ...
}

上述例子中，192.168.16.162 是内网虚拟主机域名，185.98.117.191 是 frp server 的域名。内网 nginx 服务器处理 frp client 转发 http request 的 host 字段时，会忽略 port 部分（即 26518），直接处理 ip 部分（即 185.98.117.191）。

用户认证设置 — Basic 认证

nginx 提供 web 用户认证功能。可以通过设置认证机制，让 web 页面得到受控访问。

nginx 中用户认证功能由 ngx_http_auth_basic_module 模块实现，该模块也是 nginx 默认编译的常规模块。

参数 说明 作用域
auth_basic 作为 realm 使用，响应报文中使用 http 块, server 块, location 块, limit_except
auth_basic_user_file 用户认证文件 http 块, server 块, location 块, limit_except

认证模块的配置文件示例如下，

server {
    listen 8081;
    server_name jiat.com;

    auth_basic "User auth";
    auth_basic_user_file /etc/nginx/sites-available/passwd;

    location / {
        root /var/www/html/authdir;
        index index.html;
    }
}

创建认证使用的用户名和密码，如使用 htpasswd 工具，

htpasswd -c /etc/nginx/sites-availables/passwd username
New password: 输入密码
Re-type new password: 再次输入密码

htpasswd 用于在 http 的 Basic 认证模式下，创建及更新用于保存用户名和密码的文件。
参数 -c：创建用于保存用户名和密码的文件。

WebDAV 设置

设计缘起

WWW 推出后发展迅速，但其流行的主要特征是作为一个信息发布的媒介，即仅仅是一个“只读”的媒介。随着其使用愈加广泛，对 Web 的期望也愈加水涨船高，除了一个“可读”的媒介外，让 Web 进一步扩展，成为一个“可写、可编辑”媒介的需求也很迫切，人们期望在网络上利用 Web 实现“分布式编辑（创作）”，在这样的背景下，W3C 联盟专门成立了另一个 IETF 工作组对上述需求进行研究，最终以 RFC 4918 的形式发布了 WebDAV。

Berner-Lee 在设计第一个 Web 浏览器 WorldWideWeb 的时候，实际上可以同时查看和编辑网页；但是，随着 Web 的发展，其逐步演变成一个“只读”的媒体。

WebDAV 概述

WebDAV，全名 Web-based Distributed Authoring and Versioning，即 “基于 Web 的分布式编辑与版本控制”。顾名思义，其设计目的就是要实现“ Web 上的分布式（多人协作）编辑 ”，要让 Web 成为一个“可写、可协作”，而不仅仅是“可读”的媒体。WebDAV 协议为网络用户提供了一套框架，可以在服务器上进行文档的创建、修改和移动。

为完成上述的目标，在设计上，WebDAV 融入了几个重要特征，

特征名称 特征说明
文档作者或修改日期的属性维护 文件的创建、删除、查询的信息维护
命名空间管理 在服务器的命名空间中拷贝、移动 web 页面
资源集合管理 创建、删除、列表各种资源
写入覆盖保护机制 与文件的锁定、解锁相关（并发控制）

在实现上，WebDAV 对 HTTP 1.1 协议进行了扩展，在 HTTP 提供的标准方法以外（如 GET、POST、HEAD 等），添加了一些新的方法，用这些新方法提供并发控制和命名空间等操作手段，使应用程序可对 Web Server 直接读写，并支持写文件锁定 (Locking) 及解锁 (Unlock)，及文件的版本控制。

很多“网盘”的相关功能，本质都是靠 WebDAV 的支持来实现。

Nginx 中设置 WebDAV 支持

(1) Nginx 如何支持 DAV

nginx 通过模块实现对 DAV 的支持。主要模块有如下，

模块 支持方法的说明
http 1.1 支持 GET、POST、HEAD、OPTIONS、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT 共 8 种方法。
ngx_http_dav_module 模块 nginx 的 dav 标准模块。对 dav 有限的支持，只支持 GET、HEAD、PUT、DELETE、MKCOL、COPY、MOVE 等方法。
nginx-dav-ext-module 模块 nginx 的 dav 扩展模块。对 dav 完整的支持。补充了 ngx_http_dav_module 中缺少的方法，如 PROPFIND、PROPPATCH、OPTIONS、LOCK、UNLOCK。

要获得 WebDAV 完整的功能，需要上述两个模块都启动。

(2) DAV 模块安装

  • 源码编译安装 
    ## 下载 dav 扩展模块源码
cd /usr/local/src && git clone --recursive https://github.com/arut/nginx-dav-ext-module

## 编译安装
./configure \
--with-http_dav_module \
--add-module=/usr/local/src/nginx-dav-ext-module

make && make install
  • apt 安装 
    apt install nginx-extras

(3) DAV 模块的配置示例

在虚拟主机（server 块）中进行配置，

server {
    listen 8000;
    root /var/www/html/webdav/;

    # 认证方式设置
    auth_basic "Please input password"; #这里是验证时的提示信息
    # 存放认证用户名、密码文件（确认有对应权限）
    auth_basic_user_file /etc/nginx/sites-available/passwd;

    autoindex on; # 开启目录文件列表

    # DAV 支持的请求方法
    dav_methods PUT DELETE MKCOL COPY MOVE;
    # DAV 扩展支持的请求方法
    dav_ext_methods PROPFIND OPTIONS;

    # 文件和文件夹设置默认权限
    dav_access  user:rw group:rw all:r;

    # 默认情况下，WebDAV 只能在已存在的目录中创建文件；
    # 开启本选项，可以自动创建所需的目录
    create_full_put_path on;
}

SSL 参数设置

server {
    ......

    listen 443 ssl;
    listen [::]:443 ssl;
    server_name example.com;

    ### SSL 证书文件
    ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/jiatcool.com/fullchain.pem; 
    ### SSL 私钥文件
    ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/jiatcool.com/privkey.pem;

    ### SSL 可选配置
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_prefer_server_ciphers off;

    ......
}

### 对 http://example.com 访问进行处理，重定向到 https 访问
server {
    listen 80;
    listen [::]:80;
    server_name example.com;

    ### 强制重定向到 https
    return 301 https://$host$request_uri;
}

Ngnix 特色场景设置

反向代理参数设置

负载均衡参数设置

动静结合设置

Reference

  1. https://www.cnblogs.com/yangyh11/p/9801466.html
  2. https://www.youtube.com/playlist?list=PLmOn9nNkQxJFqjd8stdqdXgTnDDpr0baO
  3. Nginx concepts I wish I knew years ago (中文)
  4. https://blog.csdn.net/weixin_34290390/article/details/92931579
  5. https://zhuanlan.zhihu.com/p/348351797
  6. https://juejin.cn/post/7096443628326748174
  7. https://www.cnblogs.com/jiangxiaobo/p/10266308.html
  8. https://tengine.taobao.org/nginx_docs/cn/docs/http/request_processing.html
  9. https://blog.csdn.net/m414160547/article/details/101596576

WebDAV

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/WebDAV
  2. https://www.cnblogs.com/yunying61/p/16955885.html
  3. https://www.cnblogs.com/tros/p/16517193.html
  4. https://www.jianshu.com/p/50cc357c4391
  5. https://dandelioncloud.cn/article/details/1564578996983918594

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