nginx 基础入门实战

之前一直在用hexo +Vercel部署博客，但最近突然想着在vps上部署自己的博客，再有域名加持，让简单的事变得没有那么简单。这个时候就想到了nginx反向代理。因此写一篇文章梳理一下

作用

• 反向代理： 隐藏后端服务器，提高安全性，实现负载均衡。
• 负载均衡： 将请求分发到多个后端服务器，提高系统吞吐量和可用性。
• 静态资源缓存： 缓存图片、CSS、JavaScript 等静态文件，减轻后端服务器压力，加快访问速度。
• SSL/TLS 加密： 提供 HTTPS 支持，保护数据传输安全。
• WebSockets 支持： 实现实时双向通信。

原理

• 事件驱动（Event-driven）架构：

  • 传统服务器（如 Apache）通常采用多进程或多线程模型。每个连接都需要一个独立的进程或线程来处理，当连接数很多时，会消耗大量系统资源。
  • Nginx 采用事件驱动模型。想象一下，一个服务员（Nginx 工作进程）可以同时服务多个餐桌（连接）。他不会一直站在一个餐桌旁等待，而是哪个餐桌有需要（事件发生，如顾客点餐、上菜）就去处理哪个。这种方式大大减少了资源消耗。
  • Nginx 使用像 epoll (Linux)、kqueue (FreeBSD) 和 select/poll 这样的 I/O 多路复用技术来实现事件驱动。这些技术允许一个进程监控多个连接上的事件，并在事件发生时进行处理。

• 异步非阻塞（Asynchronous Non-blocking）I/O：

  • 异步： 服务员（Nginx）告诉厨房（后端服务器）做菜后，不会傻傻地站在那里等，而是去服务其他餐桌。厨房做好菜后会通知服务员。
  • 非阻塞： 服务员在等待厨房做菜的过程中，不会被“阻塞”住，可以处理其他事务。
  • 传统的同步阻塞 I/O 模型中，一个进程在等待 I/O 操作完成时会被阻塞，无法做其他事情。而 Nginx 的异步非阻塞 I/O 模型则允许进程在等待 I/O 操作时，可以继续处理其他请求。

• Master-Worker 进程模型：

  • Nginx 启动时，会创建一个 Master 进程和多个 Worker 进程。
    • Master 进程： 像餐厅老板，负责管理（如加载配置、启动/停止 Worker 进程、监控 Worker 进程状态）。
    • Worker 进程： 真正的服务员，负责处理客户端请求。
  • Master进程不处理客户端的请求。它只负责管理工作进程。比如当Master进程收到reload配置文件的命令以后，会先检查配置文件的正确性。然后通知worker进程。worker进程收到以后，会继续处理未完成的请求，处理完成以后，退出进程，根据新的配置文件启动新的worker进程。

• 高效的内存管理：

  • Nginx 使用内存池（memory pool）来管理内存。这样可以减少内存碎片，提高内存分配和释放的效率。

3. Nginx 的核心组件

• 核心模块（Core Module）： 提供 Nginx 的基本功能，如进程管理、配置解析、错误处理等。
• 事件模块（Event Module）： 实现事件驱动机制，处理网络连接和事件。
• HTTP 模块： 处理 HTTP 请求和响应。
• 邮件模块（Mail Module）： 处理邮件代理相关功能。
• 流模块（Stream Module）： 提供 TCP 和 UDP 流量的反向代理和负载均衡功能。

反向代理

这是nginx最常见的功能，那么为什么需要反向代理。它不只是隐藏后端服务器这么简单，还能防止攻击，过滤恶意请求。同时他还能处理SSL/TLS加密解密。
假设你有一个在线购物网站，有多个后端服务器分别处理商品展示、用户登录、购物车、订单支付等功能。

• 如果没有反向代理，客户端需要分别与这些服务器通信，配置复杂，而且每个服务器都需要直接暴露在公网上，安全风险高。
• 有了反向代理，客户端只需要与反向代理通信，反向代理根据请求的 URL 或其他规则，将请求转发到相应的后端服务器。反向代理还可以缓存静态资源，处理 SSL 加密，实现负载均衡，提高系统的安全性、性能和可用性。

实现

1. 目标
假设你有一个 Web 应用（比如一个 Node.js 应用）运行在本地的 3000 端口。你希望通过 Nginx 将对你的域名（例如 example.com）的访问转发到这个应用。

2. 基础配置

步骤 1： 找到 Nginx 的配置文件。通常位于以下路径之一：

• /etc/nginx/nginx.conf
• /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
• /usr/local/etc/nginx/nginx.conf

步骤 2： 使用文本编辑器打开配置文件。

步骤 3： 找到 http 块，在其中添加一个 server 块。如果已经有 server 块，你可以直接修改它，或者添加一个新的。

http {
    # ... 其他配置 ...

    server {
        listen 80;              # 监听 80 端口（HTTP 默认端口）
        server_name example.com;  # 将 example.com 替换为你的域名或服务器 IP

        location / {
            proxy_pass http://localhost:3000; # 将请求转发到本地 3000 端口
        }
    }
}

步骤 4： 保存配置文件。

步骤 5： 检查配置文件的语法是否正确：

sudo nginx -t

如果配置正确，你会看到类似这样的输出：

nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful

步骤 6： 重新加载 Nginx 配置，使更改生效：

sudo nginx -s reload

3. 配置解读

• listen 80;: Nginx 将监听 80 端口，处理 HTTP 请求。
• server_name example.com;: 设置你的域名或服务器 IP。客户端通过这个域名或 IP 访问时，Nginx 会处理请求。
• location / { ... }: 定义如何处理匹配的请求。/ 表示匹配所有请求。
• proxy_pass http://localhost:3000;: 这是反向代理的核心！它告诉 Nginx 将请求转发到 http://localhost:3000。

4. 常见问题排查

• 无法访问网站：
  • 确保你的域名已正确解析到服务器 IP。
  • 检查服务器防火墙是否允许 80 端口的流量。
  • 确保你的后端应用正在运行，并且监听正确的端口（本例中是 3000）。
• Nginx 报错：
  • 仔细检查 nginx -t 命令的输出，它会告诉你配置文件的哪一行有错误。
  • 查看 Nginx 的错误日志（通常位于 /var/log/nginx/error.log），可能会有更详细的错误信息。

6. 常用高级配置

6.1. proxy_set_header：传递请求头

默认情况下，Nginx 转发请求时会修改一些请求头。proxy_set_header 指令可以让你控制传递给后端服务器的请求头。

location / {
    proxy_pass http://localhost:3000;
    proxy_set_header Host $host;                 # 传递原始的 Host 头
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;        # 传递客户端的真实 IP
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 传递代理链
    proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;      # 传递协议（http 或 https）
}

X-Forwarded-For

假如客户端请求到达服务器之前，中间经过了 3 个代理服务器，那么每一个代理服务器都会把其的 IP 地址追加到 X-Forwarded-For中，像这样：

X-Forwarded-For: client, proxy1, proxy2

$proxy_add_x_forwarded_for 变量会自动添加当前服务器的 IP 地址到 X-Forwarded-For 头部。

6.2. proxy_redirect：修改重定向

如果后端应用返回重定向响应（例如 302 Found），proxy_redirect 可以修改响应头中的 Location 字段。

proxy_redirect off;  # 通常设置为 off，除非你有特殊需求

6.3. 负载均衡（多个后端服务器）

如果有多个后端服务器，可以使用 upstream 块定义服务器组，实现负载均衡。

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    # 可以添加更多服务器
}

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        proxy_pass http://backend;  # 注意这里使用了 upstream 名称
        # ... 其他配置 ...
    }
}

负载均衡算法：

• round_robin (默认)：轮询，依次将请求分发到每个服务器。
• least_conn：最少连接，将请求分发到当前连接数最少的服务器。
• ip_hash：根据客户端 IP 哈希，将同一个 IP 的请求分发到同一个服务器（用于会话保持）。

权重：

upstream backend {
    server backend1.example.com weight=5;  # backend1 处理更多请求
    server backend2.example.com;
}

6.4. 启用 HTTPS

1. 获取 SSL/TLS 证书： 可以从 Let’s Encrypt (免费) 或其他证书颁发机构获取。

2. 配置 Nginx：

server {
    listen 443 ssl;  # 监听 443 端口，启用 SSL
    server_name example.com;

    ssl_certificate /path/to/your/fullchain.pem;  # 证书文件路径
    ssl_certificate_key /path/to/your/privkey.pem;  # 私钥文件路径

    location / {
        proxy_pass http://localhost:3000;
        # ... 其他配置 ...
    }
}

# 可选：将 HTTP 请求重定向到 HTTPS
server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    return 301 https://$host$request_uri;
}

重要提示：

• 将 /path/to/your/ 替换为你的证书和私钥的实际路径。
• 建议配置强密码和安全的密钥存储。
• 启用ssl_protocols，ssl_ciphers 和 ssl_prefer_server_ciphers。

常见命令

好的，在掌握了 Nginx 反向代理的配置之后，熟悉常用的 Nginx 命令对于日常管理和维护至关重要。下面列出了一些最常用的 Nginx 命令及其用法：

1. 启动、停止、重启 Nginx

• 启动 Nginx：

  sudo systemctl start nginx  # 使用 systemd 管理的系统（如 Ubuntu 16.04+、Debian 8+、CentOS 7+）
  sudo service nginx start     # 使用 SysVinit 管理的系统（如 Ubuntu 14.04、Debian 7）
  sudo nginx                  # 直接启动（通常不推荐，除非你知道自己在做什么）

• 停止 Nginx：

  sudo systemctl stop nginx
  sudo service nginx stop
  sudo nginx -s stop           # 强制停止

  选项	描述
  stop	快速关闭
  quit	优雅的关闭
  reload	重新加载配置文件，优雅的停止旧的进程，开启新的进程
  reopen	重新打开日志文件

• 重启 Nginx：

  sudo systemctl restart nginx
  sudo service nginx restart
  sudo nginx -s reload        # 平滑重启（推荐，不会中断现有连接）

• 优雅地停止：

  sudo nginx -s quit #等待工作进程处理完成当前连接后关闭

2. 检查 Nginx 状态

sudo systemctl status nginx
sudo service nginx status

这些命令会显示 Nginx 的运行状态（是否正在运行、进程 ID、启动时间等）以及最近的日志。

3. 测试 Nginx 配置

sudo nginx -t

这个命令非常重要！它会检查你的 Nginx 配置文件（通常是 /etc/nginx/nginx.conf 或 /etc/nginx/conf.d/ 下的文件）的语法是否正确。在每次修改配置文件后，都应该先运行这个命令进行检查，然后再重新加载配置。

如果配置有错误，Nginx 会给出错误提示，并指出错误所在的行号。

4. 重新加载 Nginx 配置

sudo nginx -s reload

这个命令会平滑地重新加载 Nginx 配置，而不会中断现有的连接。Nginx 会启动新的 worker 进程来处理新的请求，同时让旧的 worker 进程继续处理完已有的连接，直到处理完毕后退出。

5. 查看 Nginx 版本

nginx -v   # 显示简要版本信息
nginx -V   # 显示详细版本信息和编译选项

6. 查看 Nginx 进程

ps aux | grep nginx

这个命令会列出所有包含 “nginx” 关键字的进程，你可以看到 Nginx 的 master 进程和 worker 进程。

7. 查看 Nginx 日志

Nginx 有两种主要的日志：

• 访问日志 (access log)： 记录每个客户端请求的详细信息（IP 地址、时间、请求的 URL、状态码、浏览器信息等）。
  • 默认位置通常是 /var/log/nginx/access.log，但可以在配置文件中自定义。
• 错误日志 (error log)： 记录 Nginx 运行过程中的错误信息，以及一些警告和调试信息。
  • 默认位置通常是 /var/log/nginx/error.log，也可以在配置文件中自定义。

你可以使用 tail、less、cat 等命令查看这些日志：

sudo tail -f /var/log/nginx/access.log  # 实时查看访问日志的最新内容
sudo less /var/log/nginx/error.log      # 查看错误日志

8. 指定配置文件启动

sudo nginx -c /path/to/your/nginx.conf # 指定配置文件

9. 帮助命令

nginx -h  # 或者 nginx -?

显示 Nginx 的命令行选项帮助信息。

总结和提示

• 使用 sudo： 大多数 Nginx 命令需要 root 权限才能执行，所以通常要加上 sudo。
• systemctl vs service： 根据你的操作系统使用 systemctl 或 service 命令。systemctl 是较新的系统管理工具，而 service 是传统的 SysVinit 工具。
• 先测试，再重载： 每次修改 Nginx 配置文件后，务必先使用 nginx -t 测试配置是否正确，然后再使用 nginx -s reload 重新加载配置。
• 日志很重要： 经常查看 Nginx 的访问日志和错误日志，可以帮助你了解网站的运行情况，排查问题。