Nginx – 为优质网络服务当家理纪
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32 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 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”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/javascript text/xml application/xml 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，Nignx 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，就是一个真实的物理主机上，可以部属多台不同的虚拟主机。一个网络访问请求，到底应该由哪台虚拟主机来响应？Nginx 解决这个问题的办法是将http 访问请求（request）中的字段与 Nginx 中各个 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 response。

http 请求 request 中的字段 Ngnix 中 server 设置
IP : port listen
host server_namne

虚拟主机的常见配置方法也围绕这两个关键要素展开。

配置方式 说明
基于域名的虚拟主机 不同的域名、相同的IP。此方式应用最广泛。
基于IP地址的虚拟主机 不同的域名、不同的IP。需要在 Nginx 服务器上加网络接口 ，应用的不广泛

基于域名的 Nginx 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 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）。

基于域名和IP混合的虚拟主机

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。

server_name 设置方式

设置方式 示例
准确 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$;
…
}

用户认证参数设置

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

WebDAV 参数设置

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，WebDAV 在设计中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 GET、POST、HEAD 等几个 HTTP 标准方法以外添加了一些新的方法，以此提供并发控制和命名空间的操作的手段，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，都是靠 WebDAV 的支持来实现。

Nginx 中设置 WebDAV 支持

(1) DAV 支持的模块

nginx 通过模块实现对 DAV 的支持。主要模块有如下两个，

  • ngx_http_dav_module 模块

    nginx 中标准的 dav 模块。对 dav 实现有限的支持，只支持 GET,HEAD,PUT,DELETE,MKCOL,COPY,MOVE 这几个方法。

  • nginx-dav-ext-module 模块

    nginx 的 dav 扩展模块。dav 的完整支持。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

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

    # 认证方式
    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;

    # WebDAV 默认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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