徹底搞懂 Nginx 的五大應(yīng)用場景

一、HTTP服務(wù)器

Nginx本身也是一個(gè)靜態(tài)資源的服務(wù)器，當(dāng)只有靜態(tài)資源的時(shí)候，就可以使用Nginx來做服務(wù)器，如果一個(gè)網(wǎng)站只是靜態(tài)頁面的話，那么就可以通過這種方式來實(shí)現(xiàn)部署。

1、 首先在文檔根目錄Docroot(/usr/local/var/www)下創(chuàng)建html目錄, 然后在html中放一個(gè)test.html;

2、 配置nginx.conf中的server

user mengday staff;

http {
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        client_max_body_size 1024M;

        # 默認(rèn)location
        location / {
            root   /usr/local/var/www/html;
            index  index.html index.htm;
        }
    }
}

3、訪問測試

• http://localhost/ 指向/usr/local/var/www/index.html, index.html是安裝nginx自帶的html
• http://localhost/test.html 指向/usr/local/var/www/html/test.html

注意：如果訪問圖片出現(xiàn)403 Forbidden錯(cuò)誤，可能是因?yàn)閚ginx.conf 的第一行user配置不對，默認(rèn)是#user nobody;是注釋的，linux下改成user root; macos下改成user 用戶名 所在組; 然后重新加載配置文件或者重啟，再試一下就可以了， 用戶名可以通過who am i 命令來查看。

4、指令簡介

• server : 用于定義服務(wù)，http中可以有多個(gè)server塊
• listen : 指定服務(wù)器偵聽請求的IP地址和端口，如果省略地址，服務(wù)器將偵聽所有地址，如果省略端口，則使用標(biāo)準(zhǔn)端口
• server_name : 服務(wù)名稱，用于配置域名
• location : 用于配置映射路徑uri對應(yīng)的配置，一個(gè)server中可以有多個(gè)location, location后面跟一個(gè)uri,可以是一個(gè)正則表達(dá)式, / 表示匹配任意路徑, 當(dāng)客戶端訪問的路徑滿足這個(gè)uri時(shí)就會(huì)執(zhí)行l(wèi)ocation塊里面的代碼
• root : 根路徑，當(dāng)訪問http://localhost/test.html，“/test.html”會(huì)匹配到”/”uri, 找到root為/usr/local/var/www/html，用戶訪問的資源物理地址=root + uri = /usr/local/var/www/html + /test.html=/usr/local/var/www/html/test.html
• index : 設(shè)置首頁，當(dāng)只訪問server_name時(shí)后面不跟任何路徑是不走root直接走index指令的；如果訪問路徑中沒有指定具體的文件，則返回index設(shè)置的資源，如果訪問http://localhost/html/ 則默認(rèn)返回index.html

5、location uri正則表達(dá)式

• . ：匹配除換行符以外的任意字符
• ? ：重復(fù)0次或1次
• + ：重復(fù)1次或更多次
• * ：重復(fù)0次或更多次
• \d ：匹配數(shù)字
• ^ ：匹配字符串的開始
• $ ：匹配字符串的結(jié)束
• {n} ：重復(fù)n次
• {n,} ：重復(fù)n次或更多次
• [c] ：匹配單個(gè)字符c
• [a-z] ：匹配a-z小寫字母的任意一個(gè)
• (a|b|c) : 屬線表示匹配任意一種情況，每種情況使用豎線分隔，一般使用小括號(hào)括括住，匹配符合a字符 或是b字符 或是c字符的字符串
• \ 反斜杠：用于轉(zhuǎn)義特殊字符

小括號(hào)()之間匹配的內(nèi)容，可以在后面通過$1來引用，$2表示的是前面第二個(gè)()里的內(nèi)容。正則里面容易讓人困惑的是\轉(zhuǎn)義特殊字符。

二、靜態(tài)服務(wù)器

在公司中經(jīng)常會(huì)遇到靜態(tài)服務(wù)器，通常會(huì)提供一個(gè)上傳的功能，其他應(yīng)用如果需要靜態(tài)資源就從該靜態(tài)服務(wù)器中獲取。

1、在/usr/local/var/www 下分別創(chuàng)建images和img目錄，分別在每個(gè)目錄下放一張test.jpg

http {
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;


        set $doc_root /usr/local/var/www;

        # 默認(rèn)location
        location / {
            root   /usr/local/var/www/html;
            index  index.html index.htm;
        }

        location ^~ /images/ {
            root $doc_root;
       }

       location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|swf|css|js)$ {
           root $doc_root/img;
       }
    }
}

自定義變量使用set指令，語法 set 變量名值;引用使用變量名值;引用使用變量名; 這里自定義了doc_root變量。

靜態(tài)服務(wù)器location的映射一般有兩種方式：

• 使用路徑，如 /images/ 一般圖片都會(huì)放在某個(gè)圖片目錄下，
• 使用后綴，如 .jpg、.png 等后綴匹配模式

訪問http://localhost/test.jpg 會(huì)映射到 $doc_root/img

訪問http://localhost/images/test.jpg 當(dāng)同一個(gè)路徑滿足多個(gè)location時(shí)，優(yōu)先匹配優(yōu)先級(jí)高的location，由于^~ 的優(yōu)先級(jí)大于 ~, 所以會(huì)走/images/對應(yīng)的location

常見的location路徑映射路徑有以下幾種：

• =       進(jìn)行普通字符精確匹配。也就是完全匹配。
• ^~         前綴匹配。如果匹配成功，則不再匹配其他location。
• ~      表示執(zhí)行一個(gè)正則匹配，區(qū)分大小寫
• ~*         表示執(zhí)行一個(gè)正則匹配，不區(qū)分大小寫
• /xxx/   常規(guī)字符串路徑匹配
• /       通用匹配，任何請求都會(huì)匹配到

location優(yōu)先級(jí)

當(dāng)一個(gè)路徑匹配多個(gè)location時(shí)究竟哪個(gè)location能匹配到時(shí)有優(yōu)先級(jí)順序的，而優(yōu)先級(jí)的順序于location值的表達(dá)式類型有關(guān)，和在配置文件中的先后順序無關(guān)。相同類型的表達(dá)式，字符串長的會(huì)優(yōu)先匹配。推薦：Java面試題大全

以下是按優(yōu)先級(jí)排列說明：

• 等號(hào)類型（=）的優(yōu)先級(jí)最高。一旦匹配成功，則不再查找其他匹配項(xiàng)，停止搜索。
• ^~類型表達(dá)式，不屬于正則表達(dá)式。一旦匹配成功，則不再查找其他匹配項(xiàng)，停止搜索。
• 正則表達(dá)式類型（~ ~*）的優(yōu)先級(jí)次之。如果有多個(gè)location的正則能匹配的話，則使用正則表達(dá)式最長的那個(gè)。
• 常規(guī)字符串匹配類型。按前綴匹配。
• / 通用匹配，如果沒有匹配到，就匹配通用的

優(yōu)先級(jí)搜索問題：不同類型的location映射決定是否繼續(xù)向下搜索

• 等號(hào)類型、^~類型：一旦匹配上就停止搜索了，不會(huì)再匹配其他location了
• 正則表達(dá)式類型(~ ~*）,常規(guī)字符串匹配類型/xxx/ : 匹配到之后，還會(huì)繼續(xù)搜索其他其它location，直到找到優(yōu)先級(jí)最高的，或者找到第一種情況而停止搜索

location優(yōu)先級(jí)從高到底：

(location =) > (location 完整路徑) > (location ^~ 路徑) > (location ~,~* 正則順序) > (location 部分起始路徑) > (/)

location = / {
    # 精確匹配/，主機(jī)名后面不能帶任何字符串 /
    [ configuration A ]
}
location / {
    # 匹配所有以 / 開頭的請求。
    # 但是如果有更長的同類型的表達(dá)式，則選擇更長的表達(dá)式。
    # 如果有正則表達(dá)式可以匹配，則優(yōu)先匹配正則表達(dá)式。
    [ configuration B ]
}
location /documents/ {
    # 匹配所有以 /documents/ 開頭的請求，匹配符合以后，還要繼續(xù)往下搜索。
    # 但是如果有更長的同類型的表達(dá)式，則選擇更長的表達(dá)式。
    # 如果有正則表達(dá)式可以匹配，則優(yōu)先匹配正則表達(dá)式。
    [ configuration C ]
}
location ^~ /images/ {
    # 匹配所有以 /images/ 開頭的表達(dá)式，如果匹配成功，則停止匹配查找，停止搜索。
    # 所以，即便有符合的正則表達(dá)式location，也不會(huì)被使用
    [ configuration D ]
}

location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
    # 匹配所有以 gif jpg jpeg結(jié)尾的請求。
    # 但是 以 /images/開頭的請求，將使用 Configuration D，D具有更高的優(yōu)先級(jí)
    [ configuration E ]
}

location /images/ {
    # 字符匹配到 /images/，還會(huì)繼續(xù)往下搜索
    [ configuration F ]
}


location = /test.htm {
    root   /usr/local/var/www/htm;
    index  index.htm;
}

注意：location的優(yōu)先級(jí)與location配置的位置無關(guān)

三、反向代理

反向代理應(yīng)該是Nginx使用最多的功能了，反向代理(Reverse Proxy)方式是指以代理服務(wù)器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請求連接的客戶端，此時(shí)代理服務(wù)器對外就表現(xiàn)為一個(gè)反向代理服務(wù)器。

簡單來說就是真實(shí)的服務(wù)器不能直接被外部網(wǎng)絡(luò)訪問，所以需要一臺(tái)代理服務(wù)器，而代理服務(wù)器能被外部網(wǎng)絡(luò)訪問的同時(shí)又跟真實(shí)服務(wù)器在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，當(dāng)然也可能是同一臺(tái)服務(wù)器，端口不同而已。

反向代理通過proxy_pass指令來實(shí)現(xiàn)。

啟動(dòng)一個(gè)Java Web項(xiàng)目，端口號(hào)為8081

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    location / {
        proxy_pass http://localhost:8081;
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
        # 設(shè)置用戶ip地址
         proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
         # 當(dāng)請求服務(wù)器出錯(cuò)去尋找其他服務(wù)器
         proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503; 
    }

}   

當(dāng)我們訪問localhost的時(shí)候，就相當(dāng)于訪問 localhost:8081了

四、負(fù)載均衡

負(fù)載均衡也是Nginx常用的一個(gè)功能，負(fù)載均衡其意思就是分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)操作單元上進(jìn)行執(zhí)行，例如Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器等，從而共同完成工作任務(wù)。

簡單而言就是當(dāng)有2臺(tái)或以上服務(wù)器時(shí)，根據(jù)規(guī)則隨機(jī)的將請求分發(fā)到指定的服務(wù)器上處理，負(fù)載均衡配置一般都需要同時(shí)配置反向代理，通過反向代理跳轉(zhuǎn)到負(fù)載均衡。而Nginx目前支持自帶3種負(fù)載均衡策略，還有2種常用的第三方策略。

負(fù)載均衡通過upstream指令來實(shí)現(xiàn)。推薦：Java面試題大全

1. RR(round robin :輪詢 默認(rèn))

每個(gè)請求按時(shí)間順序逐一分配到不同的后端服務(wù)器，也就是說第一次請求分配到第一臺(tái)服務(wù)器上，第二次請求分配到第二臺(tái)服務(wù)器上，如果只有兩臺(tái)服務(wù)器，第三次請求繼續(xù)分配到第一臺(tái)上，這樣循環(huán)輪詢下去，也就是服務(wù)器接收請求的比例是 1:1， 如果后端服務(wù)器down掉，能自動(dòng)剔除。輪詢是默認(rèn)配置，不需要太多的配置

同一個(gè)項(xiàng)目分別使用8081和8082端口啟動(dòng)項(xiàng)目

upstream web_servers {  
   server localhost:8081;  
   server localhost:8082;  
}

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    #access_log  logs/host.access.log  main;


    location / {
        proxy_pass http://web_servers;
        # 必須指定Header Host
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
    }
 }

訪問地址仍然可以獲得響應(yīng) http://localhost/api/user/login?username=zhangsan&password=111111 ，這種方式是輪詢的

2. 權(quán)重

指定輪詢幾率，weight和訪問比率成正比, 也就是服務(wù)器接收請求的比例就是各自配置的weight的比例，用于后端服務(wù)器性能不均的情況,比如服務(wù)器性能差點(diǎn)就少接收點(diǎn)請求，服務(wù)器性能好點(diǎn)就多處理點(diǎn)請求。

upstream test {
    server localhost:8081 weight=1;
    server localhost:8082 weight=3;
    server localhost:8083 weight=4 backup;
}

示例是4次請求只有一次被分配到8081上，其他3次分配到8082上。backup是指熱備，只有當(dāng)8081和8082都宕機(jī)的情況下才走8083

3. ip_hash

上面的2種方式都有一個(gè)問題，那就是下一個(gè)請求來的時(shí)候請求可能分發(fā)到另外一個(gè)服務(wù)器，當(dāng)我們的程序不是無狀態(tài)的時(shí)候(采用了session保存數(shù)據(jù))，這時(shí)候就有一個(gè)很大的很問題了，比如把登錄信息保存到了session中，那么跳轉(zhuǎn)到另外一臺(tái)服務(wù)器的時(shí)候就需要重新登錄了，所以很多時(shí)候我們需要一個(gè)客戶只訪問一個(gè)服務(wù)器，那么就需要用iphash了，iphash的每個(gè)請求按訪問ip的hash結(jié)果分配，這樣每個(gè)訪客固定訪問一個(gè)后端服務(wù)器，可以解決session的問題。

upstream test {
    ip_hash;
    server localhost:8080;
    server localhost:8081;
}

4. fair(第三方)

按后端服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間來分配請求，響應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)先分配。這個(gè)配置是為了更快的給用戶響應(yīng)

upstream backend {
    fair;
    server localhost:8080;
    server localhost:8081;
}

5. url_hash(第三方)

按訪問url的hash結(jié)果來分配請求，使每個(gè)url定向到同一個(gè)后端服務(wù)器，后端服務(wù)器為緩存時(shí)比較有效。在upstream中加入hash語句，server語句中不能寫入weight等其他的參數(shù)，hash_method是使用的hash算法

upstream backend {
    hash $request_uri;
    hash_method crc32;
    server localhost:8080;
    server localhost:8081;
}

以上5種負(fù)載均衡各自適用不同情況下使用，所以可以根據(jù)實(shí)際情況選擇使用哪種策略模式,不過fair和url_hash需要安裝第三方模塊才能使用。

五、動(dòng)靜分離

動(dòng)靜分離是讓動(dòng)態(tài)網(wǎng)站里的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁根據(jù)一定規(guī)則把不變的資源和經(jīng)常變的資源區(qū)分開來，動(dòng)靜資源做好了拆分以后，我們就可以根據(jù)靜態(tài)資源的特點(diǎn)將其做緩存操作，這就是網(wǎng)站靜態(tài)化處理的核心思路。

upstream web_servers {  
       server localhost:8081;  
       server localhost:8082;  
}

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    set $doc_root /usr/local/var/www;

    location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|swf|css|js)$ {
       root $doc_root/img;
    }

    location / {
        proxy_pass http://web_servers;
        # 必須指定Header Host
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
    }

    error_page 500 502 503 504  /50x.html;  
    location = /50x.html {  
        root $doc_root;
    }

 }

六、其他

1.return指令

返回http狀態(tài)碼 和 可選的第二個(gè)參數(shù)可以是重定向的URL

location /permanently/moved/url {
    return 301 http://www.example.com/moved/here;
}

2. rewrite指令

重寫URI請求 rewrite，通過使用rewrite指令在請求處理期間多次修改請求URI，該指令具有一個(gè)可選參數(shù)和兩個(gè)必需參數(shù)。

第一個(gè)(必需)參數(shù)是請求URI必須匹配的正則表達(dá)式。

第二個(gè)參數(shù)是用于替換匹配URI的URI。

可選的第三個(gè)參數(shù)是可以停止進(jìn)一步重寫指令的處理或發(fā)送重定向(代碼301或302)的標(biāo)志

location /users/ {
    rewrite ^/users/(.*)$ /show?user=$1 break;
}

3. error_page指令

使用error_page指令，您可以配置NGINX返回自定義頁面以及錯(cuò)誤代碼，替換響應(yīng)中的其他錯(cuò)誤代碼，或?qū)g覽器重定向到其他URI。在以下示例中，error_page指令指定要返回404頁面錯(cuò)誤代碼的頁面(/404.html)。

error_page 404 /404.html;

4. 日志

訪問日志：需要開啟壓縮 gzip on; 否則不生成日志文件，打開log_format、access_log注釋

log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

access_log  /usr/local/etc/nginx/logs/host.access.log  main;

gzip  on;

5. deny 指令

# 禁止訪問某個(gè)目錄
location ~* \.(txt|doc)${
    root $doc_root;
    deny all;
}   

6. 內(nèi)置變量

nginx的配置文件中可以使用的內(nèi)置變量以美元符$開始，也有人叫全局變量。其中，部分預(yù)定義的變量的值是可以改變的。另外，關(guān)注Java知音公眾號(hào)，回復(fù)“后端面試”，送你一份面試題寶典！

• $args ：#這個(gè)變量等于請求行中的參數(shù)，同$query_string
• $content_length ：請求頭中的Content-length字段。
• $content_type ：請求頭中的Content-Type字段。
• $document_root ：當(dāng)前請求在root指令中指定的值。
• $host ：請求主機(jī)頭字段，否則為服務(wù)器名稱。
• $http_user_agent ：客戶端agent信息
• $http_cookie ：客戶端cookie信息
• $limit_rate ：這個(gè)變量可以限制連接速率。
• $request_method ：客戶端請求的動(dòng)作，通常為GET或POST。
• $remote_addr ：客戶端的IP地址。
• $remote_port ：客戶端的端口。
• $remote_user ：已經(jīng)經(jīng)過Auth Basic Module驗(yàn)證的用戶名。
• $request_filename ：當(dāng)前請求的文件路徑，由root或alias指令與URI請求生成。
• $scheme ：HTTP方法（如http，https）。
• $server_protocol ：請求使用的協(xié)議，通常是HTTP/1.0或HTTP/1.1。
• $server_addr ：服務(wù)器地址，在完成一次系統(tǒng)調(diào)用后可以確定這個(gè)值。
• $server_name ：服務(wù)器名稱。
• $server_port ：請求到達(dá)服務(wù)器的端口號(hào)。
• $request_uri ：包含請求參數(shù)的原始URI，不包含主機(jī)名，如：”/foo/bar.php?arg=baz”。
• $uri ：不帶請求參數(shù)的當(dāng)前URI，$uri不包含主機(jī)名，如”/foo/bar.html”。
• $document_uri ：與$uri相同