nginx的基础使用

目录

一、概念

1.1 核心概念

1.2 核心作用

1.3 主要应用场景

二、核心架构与工作原理

三、基础操作与配置

3.1 目录结构

3.2 核心配置文件:nginx.conf

3.2.1 全局与事件块

3.2.2 HTTP 块配置

3.2.3 Server 块配置

3.2.4 注意事项

3.3 常用命令

---

一、概念

1.1 核心概念

Nginx 是一个高性能、高并发、低内存消耗的 HTTP 和反向代理服务器，也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。可以把Nginx想象成一个非常高效、多才多艺的“交通警察”和“内容分发员”。它位于客户端（如浏览器）和你的后端服务（如应用服务器、文件存储）之间，指挥流量、分发内容并提供安全保障。

⽀持50000个并发连接数，不仅如此，CPU和内存的占⽤也⾮常的低，10000个没有活动的连 接才占⽤2.5M的内存。

• 正向代理是客户端的代理，它代表客户端向服务器发送请求，隐藏了真实的客户端。

• 反向代理是服务器的代理，它代表服务器接收客户端的请求，隐藏了真实的服务器。

擅长：

• IO 密集型操作：处理网络流量、读写静态文件。

• 请求路由和分发：根据规则决定将请求发往何处。

• 内容转换：简单的头部修改、Gzip 压缩、响应重写。

• 缓存：缓存代理内容和静态内容，极大减轻后端压力。

1.2 核心作用

• 高性能的 Web 服务器

  • 静态内容服务：这是 Nginx 的看家本领。它能够以极高的并发性和极低的内存消耗处理静态文件（如 HTML、CSS、JavaScript、图片、视频、字体等）的请求。它的异步非阻塞事件驱动架构使其在处理大量并发连接时表现卓越，远超传统的 Apache 等多线程/多进程模型。

  • SSL/TLS 终止：Nginx 可以处理 HTTPS 连接的加密和解密工作（即 SSL/TLS 终止）。客户端与 Nginx 建立安全的 HTTPS 连接，而 Nginx 与后端服务器则可以通过普通的 HTTP 通信。这减轻了后端服务器的计算压力。

  • 缓存：Nginx 可以作为缓存服务器，将来自后端的响应缓存起来。对于相同的请求，Nginx 可以直接从缓存中返回内容，而无需再次请求后端服务器，极大地加快了响应速度并减少了后端负载。

  • 高可靠性：Nginx 以稳定性著称，即使在极高负载下也能平稳运行。它的主进程（Master Process）和工作进程（Worker Process）分离，即使工作进程出现问题，主进程也可以快速重启一个新的，保证服务不中断。

  • 高扩展性：通过模块化的设计，Nginx 的功能可以通过模块进行扩展。有大量的官方第三方模块可供选择，用于实现各种功能，如地理IP定位、图像转换、身份验证等。

• 反向代理服务器

  • 负载均衡：Nginx 可以接收所有客户端的请求，然后按照一定的策略（如轮询、权重、IP哈希、最少连接数等）将请求分发到后端的多个应用服务器（如 Tomcat, Node.js, Django, PHP-FPM 等集群）。这提高了应用的可扩展性、可用性和性能。

  • 应用解耦与安全：客户端不直接访问应用服务器，而是通过 Nginx 这个中间层。这隐藏了后端服务器的真实 IP 和结构，提供了额外的安全层。同时，后端服务器的变化（如扩容、下线）对客户端是透明的。

• API 网关（反向代理功能的延伸）

  • 在现代微服务架构中，Nginx 常被用作简单的 API 网关，实现路由转发（将 /user/** 的请求转发到用户服务，将 /order/** 的请求转发到订单服务）、认证、限流、日志聚合等。

1.3 主要应用场景

• 静态内容服务：作为 Web 服务器，直接提供 HTML、图片、视频等静态文件。这是其最直接和高效的应用。

• 反向代理服务器：隐藏后端真实服务器，提高安全性；实现负载均衡，将流量分发到多个应用服务器实例。

• API 网关：在现代微服务架构中，Nginx 常被用作 API 网关，负责请求路由、认证、限流、日志记录等。

• SSL 终端：集中管理 SSL 证书，为多个后端服务提供 HTTPS 访问能力。

• 缓存层：在用户和后端应用之间建立缓存层，加速访问并减轻应用服务器压力。

• 访问控制与安全：通过配置实现基于 IP 的访问限制、密码认证、限制请求速率等，增强应用安全性。

二、核心架构与工作原理

Nginx 采用一个主进程（Master Process） 和多个工作进程（Worker Process） 的模型。

• 主进程 (Master Process)：

  • 以 root 身份运行（为了绑定 80/443 等特权端口）。

  • 主要职责是：读取和验证配置、管理/维护工作进程（启动、停止、平滑重载配置）。

  • 它不处理具体的客户端请求。

• 工作进程 (Worker Process)：

  • 以非特权用户（如 www-data, nginx）运行，提高安全性。

  • 是真正处理 HTTP 请求的进程。

  • 它们相互独立，使用异步非阻塞模型来处理成千上万的并发连接。

  • 工作进程的数量通常配置为与服务器的 CPU 核心数相同，以最大化硬件性能。

• 事件驱动模型：

  • 每个工作进程内部都有一个高效的事件循环（Event Loop）。

  • 它不断地检查是否有新的网络事件发生（如新的连接、可读的数据、可写的缓冲区）。

  • 当一个事件发生时，工作进程会快速地处理它（如读取请求头、访问磁盘文件、转发请求），然后立即返回事件循环去处理下一个事件，而不是等待一个操作（如磁盘I/O）完成。操作完成后会触发另一个事件，工作进程再回来处理。

  • 这种“非阻塞”的方式避免了进程因等待而“空闲”，使得 CPU 利用率非常高。

三、基础操作与配置

3.1 目录结构

• 路径差异：以下路径是基于 Linux 发行版通过包管理器安装 的典型路径。如果您是通过源码编译方式安装的 Nginx，前缀路径通常为 /usr/local/nginx/（例如：配置文件在 /usr/local/nginx/conf/nginx.conf）。

• 配置管理最佳实践：建议将自定义的虚拟主机配置（server block）在 /etc/nginx/sites-available/ 下创建文件（如 example.com），然后通过 ln -s /etc/nginx/sites-available/example.com /etc/nginx/sites-enabled/ 命令创建软链接来启用它。这种模式可以轻松地启用和禁用站点。

目录	文件	说明
/etc/nginx/		核心配置目录，所有配置文件都存放于此。
	nginx.conf	主配置文件。Nginx 启动时读取的入口文件，包含全局设置，并通过 include 指令引用其他配置。
	mime.types	MIME类型映射文件。定义了文件扩展名与内容类型（Content-Type）的对应关系。
	proxy_params fastcgi_params	通用参数文件。通常包含反向代理或FastCGI相关的通用配置指令，供其他配置文件 include 以保持整洁。
	sites-available/	可用站点配置目录。在此目录中存放所有虚拟主机（server block）的配置文件。但这里的配置不会被Nginx直接启用，相当于一个配置仓库。
	sites-enabled/	启用站点配置目录。此目录中的文件通常是 sites-available/ 中配置文件的符号链接（软链接）。Nginx 主配置会包含此目录下的文件，只有在这里的配置才会被真正启用。通过创建或删除符号链接来启用或禁用站点非常方便。
	conf.d/	附加配置目录。通常用于存放各种服务的配置文件（*.conf）。主配置文件nginx.conf默认会包含此目录下的所有 .conf 文件。管理自定义配置的推荐位置。通常在这里为每个网站或服务创建一个独立的 .conf 文件（如 example.com.conf）。
	modules-available/	可用模块目录。存放已安装的动态模块（.so 文件）的配置文件。
	modules-enabled/	启用模块目录。存放指向 modules-available/ 目录的符号链接，用于启用动态模块。
/var/log/nginx/		日志文件目录。存放 Nginx 运行过程中产生的日志文件。
	access.log	访问日志文件。记录所有客户端请求的详细信息（默认配置下）。
	error.log	错误日志文件。记录 Nginx 运行和调试过程中的错误、警告等信息。排查故障时首先查看的文件。日志级别可调。
/var/www/html/ 或 /usr/share/nginx/html/		默认网站根目录。存放网站静态资源（HTML, CSS, JS, 图片等）的位置。访问服务器时，Nginx 默认会在此寻找 index.html 等文件。
/usr/sbin/nginx		Nginx 二进制可执行文件。Nginx 服务的主程序文件。
/lib/systemd/system/ /etc/systemd/system/	nginx.service	Systemd 服务单元文件。用于通过 systemctl 命令（如 systemctl start nginx）来管理 Nginx 服务的启动、停止、重启等。
/usr/lib/nginx/		Nginx 模块目录。存放 Nginx 动态模块（.so 文件）的目录。
/var/cache/nginx/		Nginx 缓存目录。如果配置了代理缓存或 FastCGI 缓存，生成的缓存文件会存放于此。
/run/nginx.pid		Nginx 主进程 PID 文件。此文件存储了当前正在运行的 Nginx 主进程的进程ID（PID）。

3.2 核心配置文件:nginx.conf

Nginx 的配置文件通常是一个名为 nginx.conf 的文本文件。它的结构遵循分层嵌套的模式，主要由 Main（全局设置）、Events（事件模块设置）、Http（HTTP 服务器设置）以及 Server（虚拟主机设置）和 Location（URL 匹配特定位置设置）等块组成。其中，Server 块继承 Main 块，Location 块又继承 Server 块。

3.2.1 全局与事件块

这个文件是 Nginx 的核心，主要设置全局参数和工作模式。

Main 和 Events 块核心配置项：

文件功能	配置项	说明
全局设置	user	指定运行 Nginx worker 进程的用户和组，例如 user nginx nginx;。权限控制，增强安全性。
	worker_processes	设置 worker 进程的数量。通常设置为与 CPU 核心数相等或 auto（自动检测）。
	error_log	错误日志的存放路径和记录级别（如 warn）。调试和故障排除的关键。
	pid	指定存储 Nginx master 进程 PID 的文件路径。方便管理进程。
	worker_rlimit_nofile	设置一个 worker 进程能打开的最大文件描述符数。在高并发场合非常重要，需要根据系统限制（ulimit -n）调整。
事件模块	events	包含事件处理相关的配置。
	worker_connections	每个 worker 进程能够同时处理的最大连接数。理论总并发连接数 = worker_processes × worker_connections。
	use	指定事件驱动模型。在 Linux 系统下，推荐使用 epoll，它能高效处理大量连接。
	multi_accept	设置为 on 时，一个 worker 进程可以同时接受多个新连接。有助于提高吞吐量。

生产配置示例 (nginx.conf 部分)：

# 运⾏⽤户和组，为了安全考虑，不建议使⽤ root，指定非 root 用户运行 worker 进程。
user nginx nginx;
# Worker进程数，设置为auto可⾃动检测CPU核⼼数
worker_processes auto;
# 错误日志路径及级别（debug, info, notice, warn, error, crit, alert, emerg）
error_log /var/log/nginx/error.log warn;
# 存储主进程PID的⽂件，便于服务管理
pid /var/run/nginx.pid;
# ⼀个Worker进程能打开的最⼤⽂件描述符数（连接数），需配合系统设置
worker_rlimit_nofile 65535;# 事件处理模型配置
events {# 使⽤epoll事件驱动模型（Linux环境下⾼性能⽅案）use epoll;# 每个Worker进程的最⼤连接数worker_connections 10240;# 允许⼀个Worker同时接受多个新连接multi_accept on;
}

3.2.2 HTTP 块配置

HTTP 块定义了 Nginx 如何处理 HTTP 和 HTTPS 请求，是配置最丰富的部分。

Http 块核心配置项:

文件功能	配置项	说明
基础设置	include	引入其他配置文件（如 mime.types），使配置更清晰、模块化。
	default_type	默认的 MIME 类型。当无法识别文件类型时，会使用此类型，例如 application/octet-stream。
	sendfile	设置为 on 时，启用高效文件传输模式，减少文件在应用和内核空间之间的拷贝。
日志设置	log_format	定义访问日志的记录格式。可以包含客户端IP、请求时间、请求方法、状态码、User-Agent等信息。
	access_log	访问日志的存放路径和使用的格式。
传输优化	tcp_nopush	在 sendfile on 时有效。将数据包攒到一起发送，提高网络效率。
	tcp_nodelay	禁用 Nagle 算法，允许立即发送小数据包，改善实时性。
	keepalive_timeout	设置客户端与服务器保持长连接的超时时间（单位：秒）。减少 TCP 连接重复建立的开销。
压缩与缓存	gzip	设置为 on 时，开启 Gzip 压缩，有效减少传输数据量。
	gzip_comp_level	Gzip 压缩级别 (1-9)。级别越高压缩比越大，但 CPU 消耗也越多，通常建议 2-6。
	gzip_types	指定需要压缩的 MIME 类型，例如 text/css application/javascript。
客户端限制	client_max_body_size	允许客户端请求 body 的最大体积。重要：上传文件时需调整此值，例如 20m（20MB）。
	client_body_buffer_size	设置用于读取客户端请求体的缓冲区大小。
上游服务与代理	upstream	定义一组后端服务器，用于负载均衡或反向代理。
	proxy_pass	在 location 块中使用，将请求转发到指定的 upstream 或后端服务器地址。

生产配置示例 (http 块部分):

http {# 引⼊MIME类型定义⽂件include /etc/nginx/mime.types;# 默认MIME类型，当⽆法识别⽂件类型时使⽤default_type application/octet-stream;# 定义⽇志格式 mainlog_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ''$status $body_bytes_sent "$http_referer" ''"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';# 访问⽇志路径及使⽤的格式access_log /var/log/nginx/access.log main;# 开启⾼效⽂件传输模式（sendfile）sendfile on;# 优化数据包发送，减少通信次数（通常在sendfile开启时有效）tcp_nopush on;# 禁⽤Nagle算法，减少数据传输延迟tcp_nodelay on;# 根据需要隐藏 Nginx 版本号# server_tokens off;# 客户端连接保持超时时间（秒）keepalive_timeout 65;# 开启Gzip压缩gzip on;# 设置Gzip压缩级别（1-9，压缩⽐和CPU开销折衷）gzip_comp_level 6;# 最⼩压缩⽂件⼤⼩，太⼩的⽂件压缩效果不明显gzip_min_length 1k;# 指定需要压缩的MIME类型gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;# 允许客户端请求的最⼤Body体积（重要，特别是上传⽂件时）client_max_body_size 20m;# 客户端请求体缓冲区⼤⼩client_body_buffer_size 128k;# 负载均衡后端服务器组定义（upstream）upstream backend_servers {# weight表⽰权重，权重越⾼被分配到的⼏率越⼤server 192.168.1.10:8080 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s; # max_fails表⽰失败次数，fail_timeout表⽰超时时间server 192.168.1.11:8080 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;server 192.168.1.12:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s; # 此服务器权重较低，处理较少请求# 还可配置负载均衡策略，如ip_hash（同IP固定后端）、least_conn（最少连接数）等}# 引⼊其他conf⽂件（如虚拟主机配置）include /etc/nginx/conf.d/*.conf;include /etc/nginx/sites-enabled/*;
}

3.2.3 Server 块配置

Server 块定义了虚拟主机，用于处理对特定域名或端口的请求。通常在 nginx.conf 或 conf.d/*.conf 中。

模块化配置：使用 include 指令将不同站点的配置拆分到 /etc/nginx/conf.d/ 或 /etc/nginx/sites-enabled/ 下的独立文件中，使结构更清晰，管理更方便

Server 块核心配置项:

文件功能	配置项	说明
虚拟主机标识	listen	服务器监听的 IP 地址和端口（如 80, 443 ssl)。
	server_name	域名（或主机名），用于匹配请求。可以使用通配符（*.example.com）或正则表达式。
根目录与索引	root	该 server 或 location 块的 根目录，用于构造请求文件的完整路径。
	index	指定默认的索引文件。例如 index index.html index.htm;。
SSL 证书	ssl_certificate	SSL 证书文件（如 .pem 或 .crt 文件）的路径。
	ssl_certificate_key	SSL 证书私钥文件（.key 文件）的路径。
错误页面	error_page	定义特定错误码（如 404, 500）时返回的自定义页面。
位置块	location	根据请求的 URI（路径）进行更精细的配置。匹配规则多样（精确 =, 前缀 ^~, 正则 ~ 或 ~* 等），优先级不同。
反向代理	proxy_set_header	在 location 块中与 proxy_pass 配合使用，将客户端信息（如真实 IP）传递给后端服务器。常用 Host, X-Real-IP, X-Forwarded-For, X-Forwarded-Proto 等头部。
静态资源	alias	在 location 块中定义目录别名，用于将请求映射到文件系统中的特定路径，与 root 指令有所不同。
	try_files	尝试按顺序提供文件或目录，若都不存在可指定默认动作（如转发或返回错误页面）。常用于单页应用（SPA）的路由处理。

生产配置示例 (Server 块部分):以下示例包含一个处理 HTTP 并重定向到 HTTPS 的 server 块，以及一个配置了 SSL、静态资源服务和反向代理的 HTTPS server 块。

# 重定向HTTP请求到HTTPS
server {listen 80;server_name example.com www.example.com;# 301永久重定向到HTTPS版本return 301 https://$server_name$request_uri;
}# HTTPS主服务器配置
server {# 监听443端⼝，并启⽤SSLlisten 443 ssl http2; # http2可提升性能server_name example.com www.example.com;# SSL证书和密钥路径ssl_certificate /etc/nginx/ssl/example.com.crt;ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.com.key;# SSL会话缓存等优化参数ssl_session_cache shared:SSL:10m;ssl_session_timeout 10m;# 根⽬录和默认索引⽂件root /usr/share/nginx/html;index index.html index.htm;# 通⽤Location块 - 处理静态资源location / {# 尝试提供服务：先找$uri⽂件，再找$uri/目录下的索引⽂件，最后移交index.html（适⽤于单⻚应⽤）try_files $uri $uri/ /index.html;}# 处理后端API请求 - 反向代理location /api/ {# 代理到之前定义的 upstream 组 或 特定后端地址proxy_pass http://backend_servers;# 设置代理请求头，向后端传递真实客户端信息proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;# ⼀些超时和缓冲区配置proxy_connect_timeout 30s;proxy_send_timeout 30s;proxy_read_timeout 30s;client_max_body_size 20m; # 覆盖http块中的全局设置}# 处理静态⽂件（图⽚, CSS, JS）的Location块，并设置缓存location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {# 静态资源根⽬录（也可使⽤alias）root /usr/share/nginx/static;# 设置浏览器缓存时间expires 30d;# 关闭⽇志记录以减少I/Oaccess_log off;add_header Cache-Control "public, immutable";}# 精确匹配 = 的Location⽰例：健康检查端点location = /health {access_log off;# 返回200状态码和"OK"⽂本return 200 "OK\n";add_header Content-Type text/plain;}# 定义错误⻚⾯error_page 404 /404.html;location = /404.html {root /usr/share/nginx/error_pages;internal; # 标记此location只能由内部请求使⽤}error_page 500 502 503 504 /50x.html;location = /50x.html {root /usr/share/nginx/error_pages;internal;}
}

配置 Nginx SSL 私钥文件的权限是确保服务器安全的重要环节。核心原则是：尽可能收紧权限，确保仅允许必要的用户（通常是 root 或 Nginx 主进程）读取该文件。

权限设置	所有权设置 (示例)	适用场景/说明
600 (rw-------)	root:root	常见设置。 root用户拥有全部权限，其他用户无任何权限。Nginx主进程通常以root启动，有能力读取。
640 (rw-r-----)	root:ssl-cert 或 root:nginx	将私钥文件组所有者设为特定的组（如ssl-cert或nginx），并让Nginx工作进程用户加入该组。
400 (r--------)	root:root	比600更严格，连root用户也无法修改（但可以更改权限后修改），只允许读取。

3.2.4 注意事项

• 日志管理：定期轮询（rotate）日志文件，避免日志文件过大。可使用 logrotate 工具。

• 测试与重载：每次修改配置文件后，务必使用 nginx -t 命令测试配置语法是否正确。确认无误后，使用 nginx -s reload 命令平滑重载配置，而不会中断现有连接。

• 性能调优：

  • 根据 CPU 核心数设置 worker_processes。

  • 合理设置 worker_connections 和 worker_rlimit_nofile，以支持高并发。

  • 启用 sendfile、tcp_nopush、gzip 等优化选项。

  • 根据静态资源情况设置浏览器缓存 (expires)。

• 权限与安全：

  • 使用 user 指令指定非 root 用户运行 worker 进程。

  • 确保 SSL 私钥文件权限设置为 600 或 400，且仅对 root 用户可读。

  • 根据需要隐藏 Nginx 版本号：在 http 块中设置 server_tokens off;

  • 限流：使用limit_req_zone限制请求速率，防止恶意攻击。

3.3 常用命令

类别	命令	作用描述	常用场景
启动命令	nginx	启动 Nginx 服务	初次启动 Nginx
	systemctl start nginx	使用 systemd 系统启动 Nginx 服务	在 systemd 系统上启动 Nginx
停止命令	nginx -s stop	立即停止 Nginx 服务	需要立即终止服务时
	nginx -s quit	优雅停止：等待当前请求处理完毕后再停止	希望正常处理完已接收的请求后再停止，避免中断业务
	systemctl stop nginx	使用 systemd 系统停止 Nginx 服务	在 systemd 系统上停止 Nginx
重启与重载	nginx -s reload	重载配置：重新加载配置文件而不中断正在处理的连接	修改了 nginx.conf 或其他配置文件后，希望新配置生效
	systemctl reload nginx	使用 systemd 系统重载 Nginx 配置	在 systemd 系统上重载配置
	systemctl restart nginx	重启服务：先停止再启动 Nginx 服务	配置文件变更无法通过重载生效，或需要完全重启服务时
配置检查	nginx -t	测试配置文件语法是否正确	修改配置文件后，检查是否有语法错误 before reload 或 restart
	nginx -T	测试配置并显示配置内容	需要查看当前 Nginx 实际读取的配置内容时
日志管理	tail -f /var/log/nginx/access.log	实时查看访问日志尾部	实时监控访问情况，排查问题
	tail -f /var/log/nginx/error.log	实时查看错误日志尾部	查看错误信息，诊断 Nginx 运行问题
	nginx -s reopen	重新打开日志文件	日志文件被切割（logrotate）后，让 Nginx 开始写入新的日志文件
状态与信息查询	nginx -v	查看 Nginx 版本	查看当前安装的 Nginx 版本号
	nginx -V	查看 Nginx 详细版本及编译信息	查看编译时开启了哪些模块和参数
	systemctl status nginx	查看 Nginx 服务运行状态	检查 Nginx 是否正常运行、有无错误
	ps aux | grep nginx	查看 Nginx 进程信息	查看 Nginx 主进程和工作进程的状态及 PID
其他命令	nginx -c /path/to/nginx.conf	使用指定配置文件启动 Nginx	需要使用非默认位置的配置文件时

其他：

• 检查端口监听：使用 netstat -tulnp | grep nginx 或 ss -tulnp | grep nginx 查看 Nginx 正在监听的端口和状态。