Nginx详解与部署流程

在项目初期，如果并发量较小，用户数量有限，通常只需通过一个jar包启动应用，内部由自带的Tomcat处理请求即可满足需求。但随着用户量和并发量的提升，单一应用实例可能无法承载全部流量，这时就需要引入Nginx进行负载均衡和反向代理，提升系统的可用性和扩展性。

为什么选择Nginx

Nginx（engine x）是一款高性能的HTTP和反向代理Web服务器，同时也支持IMAP/POP3/SMTP等邮件服务。其主要优点包括：

  • 占用内存少，并发处理能力强
  • 安装简单，配置文件简洁明了（支持Perl语法）
  • 稳定性高，BUG极少
  • 支持热部署，几乎可以做到不间断运行
  • 官方测试数据显示，Nginx可支持高达5万并发连接

Nginx的主要作用

  1. 正向代理
    例如VPN，帮助用户访问外部服务器，起到”跳板”作用。

  2. 反向代理
    由Nginx作为前端服务器，接收用户请求后转发给后端应用服务器，实现统一入口和安全隔离。

  3. 负载均衡
    Nginx内置多种负载均衡策略（如轮询、加权轮询、ip_hash），也支持自定义扩展策略，能够将流量均匀分发到多台后端服务器，提高系统整体吞吐量和可用性。

  4. 动静分离
    将静态资源（如css、html、jpg、js等）与动态请求分离，静态资源直接由Nginx处理并缓存，动态请求转发给后端应用服务器，极大提升响应速度和系统性能。

Nginx部署操作流程

下面以CentOS为例，介绍Nginx的基本部署流程：

1. 安装Nginx

方式一：使用yum安装（推荐）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
# 添加Nginx官方yum源
sudo tee /etc/yum.repos.d/nginx.repo <<EOF
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/\$releasever/\$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true
EOF

# 安装Nginx
sudo yum install nginx -y

# 启动Nginx并设置开机自启
sudo systemctl start nginx
sudo systemctl enable nginx

方式二：源码编译安装

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
# 安装依赖包
sudo yum install -y gcc gcc-c++ pcre-devel zlib-devel openssl-devel

# 下载Nginx源码
wget http://nginx.org/download/nginx-1.24.0.tar.gz
tar -zxvf nginx-1.24.0.tar.gz
cd nginx-1.24.0

# 配置编译选项
./configure --prefix=/usr/local/nginx \
            --with-http_ssl_module \
            --with-http_realip_module \
            --with-http_addition_module \
            --with-http_sub_module \
            --with-http_dav_module \
            --with-http_flv_module \
            --with-http_mp4_module \
            --with-http_gunzip_module \
            --with-http_gzip_static_module \
            --with-http_random_index_module \
            --with-http_secure_link_module \
            --with-http_stub_status_module \
            --with-http_auth_request_module \
            --with-threads \
            --with-stream \
            --with-stream_ssl_module \
            --with-http_slice_module \
            --with-file-aio \
            --with-http_v2_module

# 编译安装
make && make install

2. Nginx配置文件详解

Nginx的主配置文件通常位于 /etc/nginx/nginx.conf，主要包含以下结构：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
# 全局配置块
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;

# events块
events {
    worker_connections 1024;
    use epoll;
}

# http块
http {
    # 基础配置
    include /etc/nginx/mime.types;
    default_type application/octet-stream;
    
    # 日志格式
    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 /var/log/nginx/access.log main;
    
    # 性能优化
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    types_hash_max_size 2048;
    
    # Gzip压缩
    gzip on;
    gzip_vary on;
    gzip_min_length 1024;
    gzip_types text/plain text/css text/xml text/javascript application/javascript application/xml+rss application/json;
    
    # 包含其他配置文件
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

3. 常用Nginx命令

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
# 启动Nginx
nginx
# 或使用systemctl
systemctl start nginx

# 停止Nginx
nginx -s stop
# 或使用systemctl
systemctl stop nginx

# 重新加载配置
nginx -s reload
# 或使用systemctl
systemctl reload nginx

# 检查配置文件语法
nginx -t

# 查看Nginx版本
nginx -v

# 查看Nginx进程
ps aux | grep nginx

# 查看Nginx端口占用
netstat -tlnp | grep nginx

4. 反向代理配置示例

创建一个反向代理配置文件 /etc/nginx/conf.d/proxy.conf：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    # 反向代理到后端应用
    location / {
        proxy_pass http://backend_servers;
        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;
        
        # 超时设置
        proxy_connect_timeout 30s;
        proxy_send_timeout 30s;
        proxy_read_timeout 30s;
    }
    
    # 静态资源处理
    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
        expires 1y;
        add_header Cache-Control "public, immutable";
        root /var/www/html;
    }
}

# 后端服务器组
upstream backend_servers {
    server 192.168.1.10:8080 weight=1;
    server 192.168.1.11:8080 weight=1;
    server 192.168.1.12:8080 weight=1;
}

5. 负载均衡策略配置

Nginx支持多种负载均衡策略：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
upstream backend {
    # 轮询（默认）
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

upstream backend_weighted {
    # 加权轮询
    server 192.168.1.10:8080 weight=3;
    server 192.168.1.11:8080 weight=2;
    server 192.168.1.12:8080 weight=1;
}

upstream backend_ip_hash {
    # IP哈希
    ip_hash;
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

upstream backend_least_conn {
    # 最少连接数
    least_conn;
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

6. 动静分离配置

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    # 静态资源目录
    location /static/ {
        alias /var/www/static/;
        expires 1y;
        add_header Cache-Control "public, immutable";
        
        # 开启gzip压缩
        gzip_static on;
    }
    
    # 动态请求转发
    location / {
        proxy_pass http://backend_servers;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}

7. SSL/HTTPS配置

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    return 301 https://$server_name$request_uri;
}

server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name example.com;
    
    # SSL证书配置
    ssl_certificate /etc/nginx/ssl/example.com.crt;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.com.key;
    
    # SSL安全配置
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384;
    ssl_prefer_server_ciphers off;
    ssl_session_cache shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 10m;
    
    # HSTS头
    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
    
    location / {
        proxy_pass http://backend_servers;
        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 https;
    }
}

8. 性能优化配置

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
# 全局优化
worker_processes auto;
worker_rlimit_nofile 65535;

events {
    worker_connections 65535;
    use epoll;
    multi_accept on;
}

http {
    # 文件缓存
    open_file_cache max=1000 inactive=20s;
    open_file_cache_valid 30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    open_file_cache_errors on;
    
    # 客户端优化
    client_max_body_size 10m;
    client_body_buffer_size 128k;
    client_header_buffer_size 1k;
    large_client_header_buffers 4 4k;
    
    # 代理缓冲
    proxy_buffering on;
    proxy_buffer_size 4k;
    proxy_buffers 8 4k;
    proxy_busy_buffers_size 8k;
    
    # 超时设置
    client_body_timeout 12;
    client_header_timeout 12;
    send_timeout 10;
}

9. 监控和日志

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
# 状态监控页面
location /nginx_status {
    stub_status on;
    access_log off;
    allow 127.0.0.1;
    deny all;
}

# 自定义日志格式
log_format detailed '$remote_addr - $remote_user [$time_local] '
                   '"$request" $status $body_bytes_sent '
                   '"$http_referer" "$http_user_agent" '
                   'rt=$request_time uct="$upstream_connect_time" '
                   'uht="$upstream_header_time" urt="$upstream_response_time"';

10. 常见问题排查

检查Nginx状态

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
# 检查配置文件语法
nginx -t

# 查看错误日志
tail -f /var/log/nginx/error.log

# 查看访问日志
tail -f /var/log/nginx/access.log

# 检查端口占用
netstat -tlnp | grep :80

性能测试

1
2
3
4
5
# 使用ab进行压力测试
ab -n 1000 -c 100 http://example.com/

# 使用wrk进行性能测试
wrk -t12 -c400 -d30s http://example.com/

总结

Nginx作为高性能的Web服务器和反向代理，在现代Web架构中扮演着重要角色。通过合理的配置和优化，可以显著提升系统的性能、可用性和安全性。在实际部署中，需要根据具体的业务需求和服务器资源情况，选择合适的配置方案。

关键要点：

  • 合理配置worker进程数和连接数
  • 启用gzip压缩减少传输大小
  • 配置适当的缓存策略
  • 实现动静分离提升性能
  • 配置SSL证书保证安全性
  • 定期监控和优化性能指标