第14章 Nginx WEB服务器企业实战

万维网 (WORLD WIDE WEB，WWW)服务器，也称之为WEB服务器，主要功能是提供网上信息浏览服务。目前主流的WEB服务器软件包括：Apache、Nginx、Lighttpd、IIS、Resin、Tomcat、WebLogic、Jetty。

本章介绍Nginx高性能WEB服务器、Nginx工作原理、安装配置及升级、Nginx配置文件深入剖析、Nginx虚拟主机、Location案例演示、Nginx Rewirte企业案例实战、HTTPS安全WEB服务器及Nginx高性能集群实战等。

14.1 Nginx WEB入门简介

Nginx (“engine x”) 是一个高性能HTTP 和 反向代理 服务器、IMAP、POP3、SMTP 服务器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源代码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。

由于Nginx的高性能、轻量级，目前越来越多的互联网企业开始使用Nginx WEB服务器。据Netcraft统计，在2022年4月份，世界上最繁忙的网站中有28.72 %使用Nginx作为其服务器或者代理服务器。

nginx [engine x] is an HTTP and reverse proxy server, a mail proxy server, and a generic TCP/UDP proxy server, originally written by Igor Sysoev.
For a long time, it has been running on many heavily loaded Russian sites including Yandex, Mail.Ru, VK, and Rambler.
According to Netcraft, nginx served or proxied 28.72% busiest sites in April 2022. Here are some of the success stories: Netflix,Wordpress.com, FastMail.FM. The sources and documentation are distributed under the 2-clause BSD-like license. Commercial support is available from Nginx,Inc.

它已经在众多流量很大的俄罗斯网站上使用了很长时间，这些网站包括Yandex、Mail.Ru、VKontakte，以及Rambler。目前互联网主流公司京东、360、百度、新浪、腾讯、阿里都在使用Nginx作为自己的WEB服务器。

Nginx特点是占有内存少，并发能力强，事实上Nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好。

Nginx相对于Apache优点如下：
 高并发响应性能非常好，官方Nginx处理静态文件并发5w/s；
 负载均衡及反向代理性能非常强；
 系统内存和CPU占用率低；
 可对后端服务进行健康检查；
 支持PHP cgi方式和FastCGI方式；
 可以作为缓存服务器、邮件代理服务器；
 配置代码简洁且容易上手。

14.2 Nginx工作原理

Nginx WEB服务器最主要就是各种模块的工作，模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块，其中三类模块分别如下：

 核心模块：HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块等；
 基础模块：HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块；
 第三方模块：HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块、Limit_req模块等；

Nginx的模块从功能上分为如下三类。

 Handlers（处理器模块）：此类模块直接处理请求，并进行输出内容和修改headers信息等操作，Handlers处理器模块一般只能有一个；
 Filters （过滤器模块）：此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作，最后由Nginx输出；
 Proxies （代理类模块）：此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块，这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。

Nginx由内核和模块组成，其中内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，仅仅通过查找配置文件将客户端的请求映射到一个location block，而location是Nginx配置中的一个指令，用于访问的URL匹配，而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同的模块去完成相应的工作，如图14-1所示：

图14-1 Nginx WEB工作流程图

Nginx的高并发得益于其采用了epoll模型，与传统的服务器程序架构不同，epoll是Linux内核2.6以后才出现的，Nginx采用epoll模型，异步非阻塞，而apache采用的是select模型：

Select特点：select 选择句柄的时候，是遍历所有句柄，也就是说句柄有事件响应时，select需要遍历所有句柄才能获取到哪些句柄有事件通知，因此效率是非常低。

epoll的特点：epoll对于句柄事件的选择不是遍历的，是事件响应的，就是句柄上事件来就马上选择出来，不需要遍历整个句柄链表，因此效率非常高。

Nginx默认以80端口监听在服务器上，并且启动一个master进程，同时有master进程生成多个工作进程，当浏览器发起一个HTTP连接请求，每个进程都有可能处理这个连接，怎么做到的呢？怎么保证同一时刻一个HTTP请求被一个工作进程处理呢。

首先每个worker进程都是从Master进程fork出来，在Master进程里面，建立好需要listen的socket（listenfd）之后，会fork出多个worker进程。

所有worker进程的listenfd会在新连接到来时变得可读，为保证只有一个进程处理该连接，所有worker进程在注册listenfd读事件前抢accept_mutex，抢到互斥锁的那个进程注册listenfd读事件，在读事件里调用accept接受该连接。

当一个worker进程在accept这个连接之后，就开始读取请求、解析请求、处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，这样形成一个完整的请求流程。如图14-2所示：

图14-2 Nginx Worker进程工作原理

14.3 Nginx安装配置

Nginx WEB安装时可以指定很多的模块，默认需要安装Rewrite模块，也即是需要系统有PCRE库，安装Pcre支持Rewrite功能。如下为安装Nginx WEB服务器方法：

源码的路径，而不是编译后的路径，否则会报错。

#安装PCRE库支持
yum install pcre-devel pcre -y
#下载Nginx源码包
cd /usr/src 
wget -c http://nginx.org/download/nginx-1.12.0.tar.gz 
#解压Nginx源码包
tar -xzf nginx-1.12.0.tar.gz
#进入解压目录，然后sed修改Nginx版本信息为JWS
cd nginx-1.12.0 ； sed -i -e 's/1.12.0//g' -e 's/nginx\//JWS/g' -e 
's/"NGINX"/"JWS"/g' src/core/nginx.h
#预编译Nginx
useradd www ；./configure --user=www --group=www --prefix=/usr/local/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module
#.configure预编译成功后，执行make命令进行编译
make
#make执行成功后，执行make install 正式安装
make install
#至此Nginx WEB服务器安装完毕。

测试Nginx服务安装是否正确，同时启动Nginx WEB 服务，代码命令如下：

/usr/local/nginx/sbin/nginx  -t  检查nginx配置文件是否正确，返回OK即正确。
[root@localhost ~]# /usr/local/nginx/sbin/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 ~]#
然后启动nginx，/usr/local/nginx/sbin/nginx 回车即可。查看进程是否已启动：
[root@localhost ~]# ps -ef |grep nginx
nobody    5381 30285  0 May16 ?        09:04:31 nginx: worker process         
root     30285     1  0  2022 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
root     32260 32220  0 12:34 pts/0    00:00:00 grep nginx
[root@localhost ~]#

通过浏览器访问Nginx默认测试页面，如图14-3所示：

图14-3 Nginx WEB浏览器访问

14.4 Nginx管理及升级

Nginx WEB服务器安装完毕，可以执行如下命令对其进管理和维护，命令如下：

#查看nginx进程
ps -ef|grep nginx
#平滑启动nginx 
kill -HUP `cat /var/run/nginx.pid` 
或者
nginx -s reload
其中进程文件路径在配置文件nginx.conf中可以找到。
平滑启动的意思是在不停止nginx的情况下，重启nginx，重新加载配置文件，启动新的工作线程，完美停止旧的工作线程。
#完美停止nginx 
kill -QUIT `cat /var/run/nginx.pid`
#快速停止nginx 
kill -TERM `cat /var/run/nginx.pid`
或者
kill -INT `cat /var/run/nginx.pid`
#完美停止工作进程（主要用于平滑升级） 
kill -WINCH `cat /var/run/nginx.pid`
#强制停止nginx 
pkill -9 nginx
#检查对nginx.conf文件的修改是否正确 
nginx -t -c /etc/nginx/nginx.conf 或者 nginx -t
#停止nginx的命令
nginx -s stop或者pkill nginx
#查看nginx的版本信息
nginx -v
#查看完整的nginx的配置信息 
nginx -V

Nginx WEB服务器定期更新，如果需要将低版本升级或者将高版本降级，升级或者降级方法如下，分为四个步骤，包括软件下载、预编译、编译、配置，具体方法如下：

wget http://www.nginx.org/download/nginx-1.4