nginx（web server，web reverse proxy）
http事务：request <—-> response
request:
<method> <URL> <version>
<HEADERS>
…
<body>
response:
<version> <status> <reason phrase>
<HEADERS>
…
<body>
web资源：URL (scheme://server:port/path/to/source)
方法：GET, HEAD, POST, (WEBDAV) PUT, DELETE, TRACE, OPTIONS
status:
1xx: 信息类
2xx: 成功类，200
3xx: 重定向，301, 302, 304
4xx: 客户端类错误，403, 401, 404
5xx: 服务端类错误，502
I/O类型：
同步和异步：synchronous, asyncrhonous
关注的是消息通知机制
同步：调用发出不会立即返回，但一旦返回就可以返回最终结果；
异步：调用发出之后，被调用方立即返回消息，但返回的非最终结果；被调用者通过状态、通知机制来通知调用者，或通过回调函数来处理结果；
阻塞和非阻塞：block, nonblock
关注的是调用者等待调用结果（消息、返回值）时的状态
阻塞：调用结果返回之前，调用者（调用线程）会被挂起；调用者只有在得到结果之后才会返回；
非阻塞：调用结果返回之前，调用不会阻塞当前线程；
5种I/O模型：
同步阻塞 blocking IO
同步非阻塞 nonblocking IO
IO复用 IO multiplexing select（），poll（）
信号驱动IO signal driven IO 通知：1、水平触发：多次通知；2、边缘触发：只通知一次；
异步IO asyncrhonous IO
nginx：读音engine x
二次研发：tengine、registry
libevent：高性能的网络库
1、epool（）
Nginx的特性：
模块化设计、较好扩展性；
高可靠性：master/worker
支持热部署：不停机更新配置文件、更换日志、更新服务器程序版本；
低内存消耗 ：10000个keep-alive连接模式下的非活动连接仅消耗2.5M内存；
事件驱动机制（mmap）, 异步IO（aio）, 内存映射机制（mmap）；
基本功能：
静态资源的web服务器，能缓存打开的文件描述符；
http、smtp、pop3、imap4等协议的反向代理服务器；
缓存加速、负载均衡；
支持FastCGI（php-fpm）, uWSGI（Python Web Framwork）等协议
模块化（非DSO机制），过滤器zip、SSI及图像的大小调整；
支持SSL；
扩展功能：
基于名称和IP的虚拟主机；
支持keepalive
支持平滑升级
定制访问日志，支持使用日志缓存区提供日志存储性能；
支持url rewrite；
支持路径别名；
支持基于IP及用户的访问控制；
支持速率限制，支持并发数限制；
Nginx的程序架构：
master/worker
一个master进程，可生成一个或多个worker进程；
事件驱动模型：epoll(Linux默认边缘触发), kqueue（FreeBSD）, /dev/poll(Solaris)
消息通知（复用器）：select, poll, rt signals
支持sendfile, sendfile64
支持AIO，mmap
master: 加载配置文件、管理worker进程、平滑升级，…
worker：http服务，http代理，fastcgi代理，…
模块类型：
1、核心模块：core module
2、标准模块：
a、标准http模块：Standard HTTP modules
b、可选http模块：Optional HTTP modules
c、邮件相关模块：Mail modules
3、第三方模块：3rd party modules
安装方法：
1、源码：编译安装
# yum groupinstall “development tools” “server plantform development”
# yum -y install pcre-devel openssl-devel zlib-devel
# wget http://101.110.118.22/nginx.org/download/nginx-1.14.0.tar.gz
# tar xvf nginx-1.14.0.tar.gz -C /usr/local/
# cd /usr/local/nginx-1.14.0/
# ./configure –help | less
# useradd -r nginx
# ./configure –prefix=/usr/local/nginx –conf-path=/etc/nginx/nginx.conf –user=nginx –group=nginx –error-log-path=/var/log/nginx/error.log –http-log-path=/var/log/nginx/access.log –pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid –lock-path=/var/lock/nginx.lock –with-http_ssl_module –with-http_stub_status_module –with-http_gzip_static_module –with-debug
# make && make install
2、制作好的程序包：rpm包
配置文件组织结构
main block：全局配置；对http及mail模块均有效；
events {}：定义event模型（事件驱动）的相关配置；对http及mail模块均有效
http {}：http协议的相关配置；
mail {}：mail协议的相关配置；
配置指令：要以分号结尾，语法格式：directive value1 [value2…]
支持使用变量：1、内置变量：模块会提供内建变量；2、自定义变量：set var_name value；
main配置段：
类别：
正常运行必备的配置；
优化性能相关的配置；
用于调试、定位问题的配置；
正常运行必备的配置：
1、user USERNAME [GROUPNAME];
指定用于运行worker进程的用户和组；
user nginx nginx;
2、pid /PATH/TO/PID_FILE;
指定nginx进程的pid文件路径；
pid /var/run/nginx.pid;
3、worker_rlimit_nofile #;
指定单个worker进程所能够打开的最大文件描述符数量；
性能优化相关的配置：
1、worker_processes #;
worker进程的个数；通常应该为物理CPU核心数量减1；
可以为”auto”，实现自动设定；
2、worker_cpu_affinity CPUMASK（cpu掩码） CPUMASK …;
worker_cpu_affinity auto [CPUMASK]
实现nginx绑定cpu；
优点：提升缓存的命中率；
CPUMASK:多少颗cpu就用多少个二进制来表示；如下例如4颗cpu；
0001
0010
0100
1000
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100;
3、worker_priority nice;
定义worker进程的优先级；
[-20, 19]，默认nice值为0
100-139，默认优先级为120
4、timer_resolution interval；
计时器解析度，降低此值，可减少gettimeofday()系统调用的次数；
调试、定位问题的配置：
1、daemon off|on;
是否以守护进程方式启动nignx；默认为on；调试时应该设置为off；
2、master_process on|off;
是否以master/worker模型运行nginx；默认是on；调试时应该设置为off；
3、error_log /PATH/TO/ERROR_LOG level;
错误日志文件的记录方式，及其级别；出于调试的需要，可以设为debug；但debug仅在编译时使用了“–with-debug”选项时才有效；
方式：
file /PATH/TO/SOME_LOG_FILE;
stderr：发送到错误输出；
syslog:server=address[,parameter=value]：发送给syslog服务器；
memory:size
日志级别：
debug：依赖于configure时的–with-debug选项；
info、notice、warn、error、crit、alert、emerg
事件驱动相关的配置：
1、accept_mutex
on | off;master调度用户请求至各worker进程时使用的负载均衡锁；on表示能让多个worker轮流地、序列化的响应新请求；
2、lock_file
file;accept_mutex用到的锁文件路径；
3、use
method;指明并发连接请求处理时使用的方法；即指明使用的事件模型；建议让nginx自行选择；
use epool；linux只有epool可选
4、worker_connections
number;每个worker进程所能够响应的最大并发请求数量；
总结：常需要进行调整的参数：
worker_processes，worker_connetctions，worker_cpu_affinity，worker_priority
新改动配置生效的方式：nginx -s reload | stop | quit | reopen
nginx作为web服务器时使用的配置：
定义套接字相关功能
1、server {}：定义一个虚拟主机；
server {
listen PORT;
server_name HOSTNAME;
root /PATH/TO/DOCUMENTROOT;
}
…
注意：
(1) 基于port的虚拟主机；
listen指令监听在不同的端口；
(2) 基于hostname的虚拟主机；
server_name指令指向不同的主机名；
(3)基于ip的虚拟主机：
listen IP:PORT；
2、listen
listen address[:port] [default_server] [ssl] [http2 | spdy] [backlog=number] [rcvbuf=size] [sndbuf=size]
listen port [default_server] [ssl] [http2 | spdy]
listen unix:path [default_server] [ssl] [http2 | spdy]
default_server：设置默认虚拟主机；用于基于IP地址，或使用了任意不能对应于任何一个server的name时所返回站点；
ssl：用于限制只能通过ssl连接提供服务；
backlog:后援队列的长度；
rcvbuf：接收缓冲区大小；
sndbuf：发送缓冲区大小；
spdy：SPDY protocol（speedy），在编译了spdy模块的情况下，用于支持SPDY协议；
http2：http version 2；
3、server_name NAME […];
指明当前server的主机名；后可跟一个或多个用空白字符分隔的主机；
支持使用*任意长度的任意字符；
支持~起始的正则表达式模式字符串；
优先级：
(1) 首先做精确匹配；例如：www.magedu.com
(2) 左侧通配符；例如：*.magedu.com
(3) 右侧通配符，例如：www.magedu.*
(4) 正则表达式，例如：~^.*\.magedu\.com$
(5) default_server
4、root path；
设置web资源的路径映射；用于指明请求的URL所对应的文档的目录路径；
可用上下文：http，server，location，if
5、location [ = | ^~ | ~ | ~* ] uri { … };
location @name { … }
功能：允许根据用户请求的URI来匹配定义的各location；匹配到时，此请求将被相应的location块中的配置所处理，例如做访问控制等功能；
=：URI的精确匹配；
^~：URI的前半部分匹配，不支持正则表达式；
~：做正则表达式匹配，区分字符大小写；
~*：做正则表达式匹配，不区分字符大小写；
匹配优先级：精确匹配=、^~、~或~*、不带符号的URL；
6、alias path;
只能用于location配置段，定义路径别名；
location /images/ {
root /data/imgs/;
}
http://www.magedu.com/images/a.jpg <— /data/imgs/images/a.jpg
location /images/ {
alias /data/imgs/;
}
http://www.magedu.com/images/a.jpg <— /data/imgs/a.jpg
注意：root表示指明路径为对应的location “/” URL；alias表示路径映射，即location指令后定义的URL是相对于alias所指明的路径而言；
7、index file;
默认主页面；
例如： index index.php index.html;
8、error_page code […] [=code] URI | @name;
根据http的响应状态码来指明特用的错误页面；
error_page 404 /404_customed.html
[=code]：以指定的响应码进行响应，而不是默认的原来的响应码；默认表示以新资源的响应码为其响应码；
error_page 404 =200 /404.html
9、基于IP的访问控制
allow IP | NETWORK | unix: | all;
deny IP | NETWORK | unix: | all;
可用上下文：http, server, location, limit_except
10、基于用户的访问控制（basic，digest）
auth_basic “”;
auth_basic_user_file “/PATH/TO/PASSWD_FILE”;
账号密码建议使用htpasswd来创建
htpasswd命令;
# htpasswd -c -m /etc/nginx/.ngxhtpasswd tom
# htpasswd -m /etc/nginx/.ngxhtpasswd jerry
11、https服务
前提：生成私钥，生成证书签署请求，并获得证书；
server {
listen 443 ssl;
server_name www.magedu.com;
ssl_certificate cert.pem; 指明证书文件位置
ssl_certificate_key cert.key; 指明私钥文件位置
ssl_session_cache shared:SSL:1m;
ssl_session_timeout 5m;
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
ssl_prefer_server_ciphers on;
location / {
root /vhosts/web1;
index index.html index.htm;
}
}
12、stub_status {on|off};
通过指定的uri输出stub status；仅能用于location上下文；
location /status {
stub_status on;
allow 172.20.120.0/23
deny all;
}
结果示例：
Active connections: 5
server accepts handled requests
234 234 462
Reading: 1 Writing: 5 Waiting: 12
Active connections：当前所有处于打开状态的连接数；
accepts：已经接受过的连接数；
handled：已经处理过的连接数；
requests：已经处理过的请求数；在“保持连接”模式下，请求数量可能会多于连接数量；
Readking：正处于接收请求状态的连接数；
Writing：请求已经接收完成，正处于处理请求或发送响应的过程中的连接数；
Waiting：保持连接模式，且处于活动状态的连接数；
13、rewrite regex replacement [flag];
把用户请求的URI基于regex做检查，匹配到时将替换为replacement指定的字符串；
在同一个location中存在的多个rewrite规则会自上而下逐个被检查（循环）；可以使用flag控制此循环功能；
regex：正则表达式，用于匹配用户请求的url；
replacement：重写为的结果；
[flag]：
last：一旦此rewrite规则重写完成后，就不再被后面其他的rewrite规则进行处理；而是由user agent重新对重写后的URL再一次发起请求，并从头开始执行类似的过程；
break：一旦此rewrite规则重写完成后，由user agent对新的URL重新发起请求，且不再会被当前location内的任何rewrite规则所检查；
redirect：以302响应码（临时重定向）返回新的URL；
permanent：以301响应码（永久重定向）返回新的URL；
例如：
rewrite ^/images/(.*\.jpg)$ /imgs/$1 break;
http://www.magedu.com/images/a/1.jpg —> http://www.magedu.com/imgs/a/1.jpg
14、if
语法 if (condition) {…}
应用环境：server，location
condition：
（1）变量名：
变量值为空串，或者以“0”开始，则为fault，其他均为true；
（2）以变量为操作数构成的比较表达式
可使用=，!=类似的比较操作符进行测试；
（3）正则表达式的模式匹配操作；
~：区分大小写的模式匹配检查；
~*：不区分大小写的模式匹配检查；
!~和!~*：对上面两种测试取反；
（4）测试路径为文件的可能性：-f，!-f
（5）测试路径为目录的可能性：-d，!-d
（6）测试文件的存在性：-e，!-e
（7）检查文件是否有执行权限：-x，!-x
例如：
if （$http_user_agent ~* MSIE） {
rewrite ^(.*)$ /msie/$1 break;
}
15、防盗链
location ~* \.(jpg|gif|jpeg|png)$ {
valid_referer none blocked www.lewis.com;
if ($invalid_referer) {
rewrite ^/ http://www.lewis.com/403.html;
}
}
16、定制访问日志
log_format main ‘$remote_addr – $remote_user [$time_local] “$request” ‘
‘$status $body_bytes_sent “$http_referer” ‘
‘”$http_user_agent” “$http_x_forwarded_for”‘;
access_log logs/access.log main;
注意：此处可用变量为nginx各模块内建变量；
网络连接相关配置：
1、keepalive_timeout #; 长连接的超时时长，默认为75s；
2、keepalive_requests #； 在一个长连接上所能够允许请求的最大资源数；
3、keepalive_disable [msie|safari|none]； 为指定类型的user agent禁用长连接；
4、tcp_nodelay on|offf； 是否对长连接使用TCP_NODELAY选项；
5、client_header_timeout #； 读取http请求报文首部的超时时长；
6、client_body_timeout #； 读取http请求报文body部分的超时时长；
7、send_timeout #； 发送响应报文的超时时长；
LNMP：php启用fpm模型；
例如：
location / {
root /vhosts/web1;
index index.php index.html index.htm;
}
location ~ \.php$ {
root /vhosts/web1;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /vhosts/web1/$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
nginx反向代理：proxy、fastcgi、upstream
ngx_http_proxy_module：实现反向代理及缓存功能；
(1) proxy_pass URL;
应用上下文：location, if in location, limit_except
proxy_pass后面的路径不带uri时，其会将location的uri传递给后端的主机；下面的示例会将/uri/传递给backend服务器；
location /uri/ {
proxy_pass http://hostname;
}
proxy_pass后面的路径是一个uri时，其会将location的uri替换为后端主机自己的uri；
location /uri/ {
proxy_pass http://hostname/new_uri/;
}
如果location定义其uri时使用的正则表达式模式匹配，则proxy_pass后的路径不能够使用uri；
location ~* \.(jpg|gif|jpeg)$ {
proxy_pass http://HOSTNAME;
}
此处的http://HOSTNAME后面不能有任何uri，哪怕只有/也不可以；
(2) proxy_set_header field value;
用于proxy server向backend server发请求报文时，将某请求首部重新赋值，或在原有值后面添加一个新的值； 也可以添加自定义首部；
示例：
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
原有请求报文中如果存在X-Forwared-For首部，则将remote_addr以逗号分隔补原有值后，否则则直接添加此首部；
实践作业：
假如nginx有两个server（虚拟主机），且均反代至后端某一个主机，此主机亦有两个虚拟主机，虚拟主机名与nginx的相同；
要求：用户请求nginx的哪一个虚拟主机，就将其代理后后端主机的对应的虚拟主机；
缓存相关的选项（缓存要先定义，后调用）：
(3) proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size]
定义缓存；可用上下文为http;
(4) proxy_cache zone | off;
调用缓存；可用上下文 为http, server和location；
(5) proxy_cache_key string;
定义缓存键；
proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
(6) proxy_cache_valid [code …] time;
对不同响应码的响应设定其可缓存时长；
示例：
proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache_valid 404 1m;
proxy_cache_use_stale error | timeout | invalid_header | updating | http_500 | http_502 | http_503 | http_504 | http_403 | http_404 | off …;
处于什么状态下，以旧的缓存响应；
proxy_cache_bypass string：设置在何种情况下nginx将不从cache取数据；
$cookie_nocache $arg_nocache $httpd_authorization
跟连接相关的选项
(7) proxy_connect_timeout time;
定义与后端服务器建立连接的超时时长；默认为60s，不建议超出75s;
(8) proxy_send_timeout time;
把请求发送给后端服务器的超时时长；默认为60s;
(9) proxy_read_timeout time;
等待后端服务器发送响应报文的超时时长；
ngx_http_upstream_module：定义服务器组
用于将多个服务器定义成服务器组，而由proxy_pass, fastcgi_pass等指令进行引用；
(1) upstream name { … }
定义一个后端服务器组，name为组名称；仅能用于http上下文 ；
(2) server address [parameters];
在upstream中定义一个服务器及其相关参数；仅能用于upstream上下文；
常用参数：
weight=number：定义服务器权重，默认为1；
max_fails=number：最大失败连接尝试次数，失败连接超时时长由fail_timeout参数指定；
fail_timeout=number：等待目标服务器发送响应的时长；
backup：备用服务器，所有主服务器均故障时才启用此主机；
down：手动标记其不再处理任何用户请求；
使用方法：
(a) 定义upstream服务器组
upstream websrvs {
server 172.16.100.68 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=6s;
server 172.16.100.6 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=6s;
}
(b) 在反代场景中（proxy_pass, fastcgi_pass, …）进行调用；
location / {
proxy_pass http://websrvs/;
}
(3) ip_hash;
源地址hash，把来自同一个ip地址的请求始终发往同一个backend server，除非此backend server不可用；
(4) least_conn;
最少连接；当各server权重不同时，即为加权最少连接；
(5) health_check [parameters];
健康状态检测机制；只能用于location上下文；建议关闭访问日志；
常用参数：
interval=time检测的频率，默认为5秒；
fails=number：判定服务器不可用的失败检测次数；默认为1次；
passes=number：判定服务器可用的失败检测次数；默认为1次；
uri=uri：做健康状态检测测试的目标uri；默认为/；
match=NAME：健康状态检测的结果评估调用此处指定的match配置块；
(6) match name { … }
对backend server做健康状态检测时，定义其结果判断机制；只能用于http上下文；
常用的参数：
status code[ code …]: 期望的响应状态码；
header HEADER[operator value]：期望存在响应首部，也可对期望的响应首部的值基于比较操作符和值进行比较；
body：期望响应报文的主体部分应该有的内容；
(7) hash key [consistent];
指明基于hash方式进行调度时，其hash key；
hash $remote_addr相当于ip_hash；
常用的hash key:
$cookie_name：将一个用户的请求始终发往同一个backend server，能实现会话绑定的功能；此处的name为cookie某些参数的名称，此处常用的有cookie_username；
$request_uri: 将对同一个uri的请求始终发往同一个backend server，后端为cache server时特别有用；
session会话保持：
session sticky：基于ip, ngix还可基于请求报文首部中的多种信息，例如cookie, uri；
session cluster：每个server均把创建和维护session同步集群中的其它主机；仅适用于较小规模的环境；
session server：使用一个共享的存储服务存储session信息；
ngx_http_headers_module模块配置
(1) add_header name value [always];
向响应报文添加自定义首部，并为其赋值；
示例：
add_header realserver $server_addr; 添加真实服务器地址的自定义首部
add_header cache_status $upstream_cache_status; 添加nginx缓存状态的自定义首部
(2) expires [modified] time;
expires epoch | max | off;
允许或禁止向响应报文的Cache-Control或Expires首部添加新值或修改其值；
fastcgi模块指令：
(1) fastcgi_pass address;
address为fastcgi server监听的地址和端口；
示例：fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
(2) fastcgi_index name;
定义fastcgi应用的默认主页；
示例：fastcgi_index index.php;
(3) fastcgi_param parameter value [if_not_empty];
设定传递给后端fastcgi server参数及其值；
示例：fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /scripts$fastcgi_script_name;
/index.php –> /scripts/index.php
http://www.magedu.com/users.php?username=tom
(4) fastcgi_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size];
定义缓存：缓存空间等；
可应用的上下文 ：http
缓存机制：
元数据：内存，即为keys_zone；
数据：磁盘，即为path;
path：文件系统路径，用于储存缓存的文件数据；
levels=#[:#[:#]]：缓存目录层级定义；
levels=2:1
keys_zone=name:size
内存中用于缓存k/v映射关系的空间名称及大小；
name: cache的标识符；
size：元数据cache大小；
max_size：缓存空间上限；
注意：只能用于http上下文；
(5) fastcgi_cache zone | off;
调用定义过的缓存；
zone即为通过fastcgi_cache_path定义缓存时其keys_zone参数中的name；
(6) fastcgi_cache_key string;
定义如何使用缓存键；
使用示例：fastcgi_cache_key $request_uri;
(7) fastcgi_cache_methods GET | HEAD | POST …;
为何请求方法对应的请求进行缓存，默认为GET和HEAD；
(8) fastcgi_cache_min_uses number;
缓存项的最少使用次数；
(9) fastcgi_cache_use_stale error | timeout | invalid_header | updating | http_500 | http_503 | http_403 | http_404 | off …;
是否可使用stale缓存项响应用户请求；
(10) fastcgi_cache_valid [code …] time;
对不同响应码的响应设定其可缓存时长；
示例：
fastcgi_cache_valid 200 302 10m;
fastcgi_cache_valid 301 1h;
fastcgi_cache_valid 404 1m;
注意：调用缓存时，至少应该指定三个参数
fastcgi_cache
fastcgi_cache_key
fastcgi_cache_valid
LNMP：php启用fpm模型；
php-fpm的工作方式：
listen = 127.0.0.1:9000
listen.allowed_clients = 127.0.0.1
pm = dynamic|static
pm.start_servers：启动fpm进程时启动的工作进程数量；
pm.min_spare_servers：最少空闲进程数；
pm.max_spare_servers：最大空闲进程数；
pm.max_children：最大工作进程数；
user = USERNAME
group = GROUPNAME
示例：location / {
root /vhosts/web1;
index index.php index.html index.htm;
}
location ~ \.php$ {
root /vhosts/web1;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /vhosts/web1/$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
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