搭建Nginx服务器及深度优化

服务器 2022-10-31

一、Nginx介绍
Nginx专为性能优化而开发，其最大的优点就是它的稳定性和低系统资源消耗，以及对http并发连接的高处理能力，单台物理服务器可支持20000~50000个并发请求，正是如此，大量提供社交网络、新闻资讯、电子商务及虚拟主机等服务的企业纷纷选择Nginx来提供web服务，目前中国大陆使用Nginx网站用户有：新浪、网易、腾讯,另外知名的微网志Plurk也使用Nginx。

Nginx是一个很牛的高性能Web和反向代理服务器,它具有有很多非常优越的特性:

高并发连接：官方测试能支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2,~3W并发连接。
内存消耗少：在3W并发连接下，开启的10个Nginx进程才消耗150M内存（15M*10=150M）
配置文件非常简单：风格跟程序一样通俗易懂。
成本低廉:Nginx作为开源软件，可以免费使用，而购买F5 BIG-IP、netscaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币。
支持rewrite重写规则：能够根据域名、URL的不同，将HTTP请求分发到不同的后端服务器群组。
内置的健康检查功能：如果Nginx Proxy后端的后台web服务器宕机了，不会影响前端访问。
节省带宽：支持GZIP压缩，可以添加浏览器本地缓存的Header头。
稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微。
对于一个 Web 服务器来说，一个请求的基本过程是：建立连接—接收数据—发送数据，在系统底层看来 ：上述过程（建立连接—接收数据—发送数据）在系统底层就是读写事件。
如果采用阻塞调用的方式，当读写事件没有准备好时，那么就只能等待，当前线程被挂起，等事件准备好了，才能进行读写事件。
如果采用非阻塞调用的方式：事件马上返回，告诉你事件还没准备好呢，过会再来吧。过一会，再来检查一下事件，直到事件准备好了为止，在这期间，你就可以先去做其它事情，然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了，但你得不时地过来检查一下事件的状态，你可以做更多的事情了，但带来的开销也是不小的。非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程

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 里面等着。这样，我们就可以并发处理大量的并发了，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，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。
二、搭建Nginx服务器
Nginx官方下载地址：http://Nginx.org/download/
本人提供的下载地址：https://pan.baidu.com/s/1PL0GyzRQ8zSPD74309R44g
提取码：4mt4
1、将Nginx-1.14.0.tar.gz上传至服务器（由于后面有一个升级Nginx的操作，所以先安装一个低版本的Nginx）

[root@Nginx ~]# rz       #在xshell中上传所需源码包
[root@Nginx ~]# tar zxf Nginx-1.14.0.tar.gz -C /usr/src  #解包
[root@Nginx ~]# cd /usr/src/Nginx-1.14.0/   #切换至解压后的目录
[root@Nginx Nginx-1.14.0]# useradd -M -s /sbin/nologin Nginx   #创建运行Nginx的用户 
[root@Nginx Nginx-1.14.0]# yum -y erase httpd   #卸载系统自带的httpd服务，以免冲突
[root@Nginx Nginx-1.14.0]# yum -y install openssl-devel pcre-devel
[root@Nginx Nginx-1.14.0]# ./configure --prefix=/usr/local/Nginx --user=Nginx --group=Nginx --with-http_ssl_module && make && make install

三、Nginx服务的版本升级至1.2

[root@Nginx Nginx-1.14.0]# /usr/local/Nginx/sbin/Nginx    #启动Nginx服务
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# /usr/local/Nginx/sbin/Nginx -V
Nginx version: Nginx/1.14.0    #注意，现在版本为Nginx/1.14.0
            .......................#省略部分信息
[root@Nginx ~]# rz        #在xshell中上传所需源码包

[root@Nginx ~]# tar zxf Nginx-1.2.4.tar.gz -C /usr/src   #解压
[root@Nginx ~]# cd /usr/src/Nginx-1.2.4/   #切换至解压后的路径
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# ./configure --prefix=/usr/local/Nginx --user=Nginx --group=Nginx --with-http_ssl_module && make
#注意，升级时，不要执行make install 命令，否则会覆盖原有的低版本配置文件
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# pwd    #确认当前路径
/usr/src/Nginx-1.2.4 
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# mv /usr/local/Nginx/sbin/Nginx Nginx.bak
#将旧版本的服务控制命令进行更名
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# cp objs/Nginx /usr/local/Nginx/sbin/   #复制新生成的控制命令至指定目录
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# kill -USR2 `cat /usr/local/Nginx/logs/Nginx.pid`
#生成新的PID号
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# kill -HUP `cat /usr/local/Nginx/logs/Nginx.pid`   #重启Nginx服务
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# /usr/local/Nginx/sbin/Nginx -V   #查看是否已经升级
Nginx version: Nginx/1.2.4     #版本为1.2.4，升级成功

四、修改Nginx服务头部信息
一般是为了提高安全性，我们会对客户端进行隐藏Nginx的版本信息，具体操作如下：

#修改前，客户端访问，可以看到我们Nginx服务器的版本等信息，如下：
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# curl -I 127.0.0.1    #获取头部信息
HTTP/1.1 200 OK
Server: Nginx/1.2.4      #版本信息显示的很详细
Date: Thu, 17 Oct 2019 14:40:50 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 612
Last-Modified: Thu, 17 Oct 2019 14:20:40 GMT
Connection: keep-alive
Accept-Ranges: bytes
#现在进行修改如下：
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# pwd   #确定当前工作路径在源码包中
/usr/src/Nginx-1.2.4
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# vim src/core/Nginx.h    #修改该文件，随便修改即可
#define Nginx_version      1002004
#define Nginx_VERSION      "666"   #这里为版本号信息
#define Nginx_VER          "ljz/" Nginx_VERSION    #这里原来为Nginx，现更改为ljz
#注意，上述配置项前面的注释符号不用删除
#更改完成后，保存退出即可
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# vim src/http/ngx_http_header_filter_module.c
#编辑该配置文件
static char ngx_http_server_string[] = "Server: ljz" CRLF;
#搜索“Nginx”，定位到该行，然后更改其中原来的Nginx为ljz，注意，这里必须和前一个配置文件中指定的名字一样
#更改完成后，保存退出即可
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# vim src/http/ngx_http_special_response.c   #编辑此配置文件
static u_char ngx_http_error_tail[] =     #注意，有一段配置和这段内容非常相似，主要区分这一行即可
#如果改错了，在后面将会报错
"<hr><center>ljz</center>" CRLF    #将此行中间的Nginx更改为ljz。
"</body>" CRLF
"</html>" CRLF
#更改完成后，保存退出即可
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# ./configure --prefix=/usr/local/Nginx --user=Nginx --group=Nginx --with-http_ssl_module && make
#重新配置及编译
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# mv /usr/local/Nginx/sbin/Nginx Nginx2.bak   #将原有的Nginx命令改名
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# cp objs/Nginx /usr/local/Nginx/sbin/    #复制新生成的Nginx命令到指定目录
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# /usr/local/Nginx/sbin/Nginx -s stop    #停止Nginx服务
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# /usr/local/Nginx/sbin/Nginx     #启动Nginx
[root@Nginx Nginx-1.2.4]# curl -I 127.0.0.1   #查看其头部信息
HTTP/1.1 200 OK
Server: ljz/666       #已经更改成功
    ...............#省略部分内容

五、Nginx主配置文件中 location选项的详解
在Nginx的主配置文件中，有一个http{ }的段落，在http{ }中还包含了server { }，其中一个server { }就代表一个虚拟主机，可以在其中针对某个web服务配置不同的参数，这里说一下location { }的详细配置。
1、root和alias的区别

  • root：是实际访问的文件路径会被拼接成URL的路径；
  • alias：实际访问的文件路径不会被拼接URL路径

在下面的配置中，“ ^ ”表示以什么开头，“ ~ ”表示使用正则匹配表达式
1）现在将配置文件中的location改为如下内容：

[root@Nginx conf]# vim Nginx.conf          #编辑主配置文件
http {
    ...............#省略部分内容    
    server {
        listen       80;
            location ^~ /www {
            root   /var/www/html;   #当访问127.0.0.1/www时，会寻找/var/www/html路径下的www目录
            index  index.html index.htm;
        }

    ...............#省略部分内容
    }
}
[root@Nginx Nginx]# Nginx -t
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload    #多重载两次服务，否则可能不生效
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload
[root@Nginx conf]# mkdir -p /var/www/html/www
[root@Nginx conf]# echo "/var/www/html/www/index.html" > /var/www/html/www/index.html

客户端访问192.168.20.5/www进行测试：

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2）现在将配置文件中的location改为如下内容：

[root@Nginx conf]# vim Nginx.conf          #编辑主配置文件
http {
    ...............#省略部分内容    
    server {
        listen       80;
          location ^~ /test02 {
            alias   /var/www/test02;   #访问127.0.0.1/test02会寻找/var/www/test02目录下的网页文件
            index  index.html index.htm;
        }

    ...............#省略部分内容
    }
}
[root@Nginx Nginx]# Nginx -t
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload    
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload
[root@Nginx conf]# mkdir -p /var/www/test02
[root@Nginx conf]# echo "/var/www/test02/index.html" > /var/www/test02/index.html

客户端访问192.168.20.5/test02进行测试：

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2、匹配指定的后缀时，就重定向到指定的文件
示范一：

[root@Nginx conf]# vim Nginx.conf          #编辑主配置文件
http {
    ...............#省略部分内容    
    server {
        listen       80;
             location ~* .(gif|jpg|png)$ {
            rewrite .(gif|jpg)$ /error.png;
        }
#以上表示当访问gif和jpg结尾的文件跳转到/usr/local/Nginx/html/error.png
    ...............#省略部分内容
    }
}
[root@Nginx Nginx]# Nginx -t
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload    
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload
[root@Nginx html]# pwd    #查看当前路径
/usr/local/Nginx/html
[root@Nginx html]# ls    #error.png需存放在这个目录下
50x.html  error.png  index.html

客户端访问192.168.20.5/bb.gif进行测试：

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示范二：

[root@Nginx res]# pwd
/webroot/res
[root@Nginx res]# ls             #该路径下存放的图片
test1.jpg
[root@Nginx html]# pwd           #当前路径
/usr/local/Nginx/html
[root@Nginx html]# cat index.html       #有一个首页文件
/usr/local/Nginx/html/index.html
[root@Nginx html]# vim ../conf/Nginx.conf          #编辑主配置文件
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|css|js|ico)$ {     #“~”表示使用正则表达式，“ * ”表示不区分大小写
            root /webroot/res;  #当访问以以上gif、jpg等结尾的文件时，就去/webroot/res目录下找
            index index.html index.html;
                }
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
[root@Nginx html]# Nginx -s reload       #重启服务，使更改生效

客户端访问Nginx的192.168.20.5进行测试：

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看到的是html下的index.html文件的内容。现在访问192.168.20.5/test1.jpg进行测试：

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这样，看到的就是/webroot/res/目录下的test1.jpg图片。
3、当匹配指定的请求方式，就返回特定的状态码

[root@Nginx conf]# vim Nginx.conf          #编辑主配置文件
http {
    ...............#省略部分内容    
    server {
        listen       80;
          if ($request_method = TEST) {
            return 666;
        }
#当客户端以TEST的方式访问时，返回状态码666
    ...............#省略部分内容
    }
}
[root@Nginx Nginx]# Nginx -t
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload    
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload

在本机执行命令 curl -X TEST -I 127.0.0.1 进行测试：
可以看到返回了我们指定的状态码

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4、当客户端不是以指定域名访问时，就跳转到指定的域名

[root@Nginx conf]# vim Nginx.conf          #编辑主配置文件
http {
    ...............#省略部分内容    
    server {
        listen       80;
                if ($host != 'www.test.com'){
                           rewrite ^/(.*)$ https://www.baidu.com/$1;
                }
#以上表示当客户端不是通过www.test.com域名访问时，就跳转到百度首页
    ...............#省略部分内容
    }
}
[root@Nginx Nginx]# Nginx -t
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload    
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload

客户端访问192.168.20.5进行测试：
由于我在截图之前，就访问了一次，所以，这里输入IP时，自动会和百度对应上。

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六、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，所以这里就自己做一个，没有经过互联网认证的CA证书。

[root@Nginx ca]# pwd     #切换至指定目录
/usr/local/Nginx/ca
[root@Nginx ca]# openssl genrsa -out ca.key 4096   #生成秘钥文件
[root@Nginx ca]# openssl req -new -x509 -days 7304 -key ca.key -out ca.crt
#以下所有填写的内容，可直接按回车，接收默认值
             ..................#省略部分内容
Country Name (2 letter code) [XX]:zh       #国家名称
State or Province Name (full name) []:beijing         #州或省名(全称)
Locality Name (eg, city) [Default City]:beijing   #城市名称
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:test  #公司名称
Organizational Unit Name (eg, section) []:operation     #所在部门
Common Name (eg, your name or your server's hostname)    []:test.com  #主机名
Email Address []:lv916551516@163.com    #邮箱
[root@Nginx ca]# ls      #确保当前目录下有下面两个文件
ca.crt  ca.key
[root@Nginx ca]# vim /usr/local/Nginx/conf/Nginx.conf    #编辑主配置文件
             ..................#省略部分内容，搜索“HTTPS”定位到下面的配置项，并删除HTTPS下面server{ }所有的注释符号
#更改后如下（共修改两行即可）：

    server {
        listen       443 ssl;
        server_name  localhost;

        ssl_certificate      /usr/local/Nginx/ca/ca.crt;     #就改这一行，指定ca.crt的绝对路径
        ssl_certificate_key  /usr/local/Nginx/ca/ca.key;     #再改这一行，指定ca.key的绝对路径

        ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
        ssl_session_timeout  5m;

        ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
        ssl_prefer_server_ciphers  on;

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

}

#更改完成后，保存退出即可
[root@Nginx ca]# Nginx -s reload    #重启Nginx
[root@Nginx ca]# Nginx -s reload

客户端使用https访问测试（由于证书没有经过互联网认证的，所以会出现下面的警告信息，单击“高级”，选择继续访问即可）：

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https访问成功：

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七、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。

没有开启访问认证的情况下访问我们192.168.20.5/auth/的网页文件，，可以直接访问，如下：

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现在开启认证：

[root@Nginx ~]# yum -y install httpd-tools       #安装所需htpasswd工具
[root@Nginx ~]# htpasswd -c /usr/local/Nginx/.passwd admin     #创建一个admin用户
New password:       #输入用户密码
Re-type new password:       #确认密码
#注：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。
Adding password for user admin
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/Nginx/conf/Nginx.conf        #编辑Nginx配置文件
             ......................#省略部分内容，编辑需要开启认证的server配置段
 server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location /auth {             #注意这里实际的路径相当于“/usr/local/Nginx/html/auth”
            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;     #指定密码文件的存放路径
        }
#编辑完成后，保存退出即可
[root@Nginx Nginx]# Nginx -s reload        #重启Nginx服务

客户端进行访问测试（会提示输入用户名及密码，只要是.passwd文件中包含的用户和密码，都能进行登录）：

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登录成功后，就可以看到了网页文件：

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