深入浅出Nginx之实战与架构

youcongtech 2022-05-30

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本文主要内容如下(让读者朋友们深入浅出地理解Nginx，有代码有示例有图)：

- 1.Nginx是什么？
- 2.Nginx具有哪些功能？
- 3.Nginx的应用场景有哪些？
- 4.Nginx的衍生生态有哪些？
- 5.Nginx开源相关资料有哪些？
- 6.Nginx怎么样安装？
- 7.Nginx常用的配置包含哪些？以及是怎么配置的？
- 8.Nginx的安全策略需要从哪些方面考虑？
- 9.Nginx架构是怎样的？
- 10.总结

一、Nginx是什么？

Nginx是一款免费开源的高性能HTTP服务器及反向代理服务器产品。

二、Nginx具有哪些功能？

1.正向代理与反向代理。
2.负载均衡。
3.Web缓存。
4.动静分离。

三、Nginx的应用场景有哪些？

从我个人的实践经验出发，我用Nginx做了这么几件事情，如下所示：

1.个人网站(如YC-Framework官网就是放在Nginx对应的目录下)或者是公司官网。
2.外部网关代理(内部网关用SpringCloud Gateway，外部网关用Nginx)。
3.基于Nginx+FTP的文件服务搭建。
4.Nginx代理后端服务集群(负载均衡机制的体现)。
5.基于Nginx Basic认证控制系统访问权限。
6.内网映射代理。
7.配置https。
8.黑白名单。

四、Nginx的衍生生态有哪些？

衍生生态比较出名的一个叫Openresty。Openresty是一款基于 Nginx和LuaJIT的Web平台，它既具有Nginx拥有的功能，同时由于大量精良的Lua库，使其更加灵活，能构造出很多玩法。一句话概括，功能更强大了。

关于Openresty安装可以阅读我的这篇文章：
OpenResty源码编译安装

五、Nginx开源相关资料有哪些？

Nginx官方网站：
https://nginx.org/en/

Nginx官方文档：
http://nginx.org/en/docs/contributing_changes.html

Nginx源代码：

https://github.com/nginx/nginx

如果大家觉得英文方面阅读方面有一些困难，不用担心。一方面可以借助Google翻译或其它翻译工具降低阅读困难，另外一方面可借助国内内容网站所包含的丰富内容(如博客园、知乎、掘金、51CTO、思否、CSDN等这样的)。

除此之外，Nginx的商业化解决方案可供一些朋友参考，Nginx的商业网站：
https://www.nginx.com/

六、Nginx怎么样安装？

过去我写了不少文章，可供大家参考：

Windows安装Nginx

Centos7之Java开发环境构建(包含Nginx安装)

Ubuntu16.04之开发环境构建(包含Nginx安装)

七、Nginx常用的配置包含哪些？以及是怎么配置的？

1.Nginx怎样配置HTTPS？

server {
        listen       443 ssl;
       
        server_name  framework.youcongtech.com;
       
        ssl_certificate home/tech/7788450_framework.youcongtech.com.pem;
        ssl_certificate_key home/tech/7788450_framework.youcongtech.com.key;


        ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
        ssl_session_timeout  5m;


        ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
        ssl_prefer_server_ciphers  on;


        location  {
            try_files $uri $uri/ index.html;
            root home/tech/project/yc-framework-docs;
            index  index.html index.htm;
           # root   html;
           # index  index.html index.htm;
        }
    }

这个是我官网的证书配置，大家可访问分布式微服务框架：YC-Framework官网查看效果。

2.Nginx开启SSL以后如何将HTTP重定向到HTTPS呢？

YC-Framework官网采用的是第二种方法。

(1)第一种方法

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    return 301 https://127.0.0.1$request_uri;
}

(2)第二种方法

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    rewrite ^(.*)$ https://$host$1 permanent;
}

3.Nginx如何配置静态资源映射？

location img/ {
   alias home/tech/img/;
   autoindex on;
}

4.Nginx如何代理内部服务器某个中间件(如MySQL)?

stream {
    upstream inner_mysql {
       hash $remote_addr consistent;
       server 192.168.1.188:3389 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    }
    server {
       listen 17865; # 数据库服务器监听端口
       proxy_connect_timeout 60s;
       proxy_timeout 300s; # 设置客户端和代理服务之间的超时时间，如果5分钟内没操作将自动断开。
       proxy_pass inner_mysql;
    }
}

5.Nginx如何配置跨域？

#允许跨域请求的域，* 代表所有
add_header 'Access-Control-Allow-Origin' *;
#允许请求的header
add_header 'Access-Control-Allow-Headers' *;
#允许带上cookie请求
add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';
#允许请求的方法，比如 GET,POST,PUT,DELETE
add_header 'Access-Control-Allow-Methods' *;

6.Nginx如何配置限制连接？

location  {
  root   var/www/test;
  index  index.php index.html index.htm;
  limit_conn addr 5; #是限制每个IP只能发起5个连接
}

7.Nginx如何配置限制下载速度？

location download { 
       limit_rate_after 10m; 
       limit_rate 128k; 
 }

8.Nginx如何限制IP访问？

# 允许部分ip访问
allow 123.45.25.6;
allow 123.68.52.125;
allow 123.125.25.106;
 # 禁止其余ip访问
deny all;

该配置可放server和location中。

9.Nginx如何配置HTTP Basic认证？

location 
{
    auth_basic "网站名称";
    auth_basic_user_file conf.d/passwd; 
    autoindex on;
}

详情可阅读这篇文章为 Nginx 添加 HTTP 基本认证(HTTP Basic Authentication)

10.Nginx如何配置超时时间？

proxy_send_timeout 90; #后端服务器数据回传时间(代理发送超时)
proxy_read_timeout 90; #连接成功后，后端服务器响应时间(代理接收超时)

11.Nginx请求体过大怎么办？

这种场景通常出现在Nginx代理后端服务中。问题的报错信息如下：

413 Request Entity Too Large

解决办法配置如下即可：

client_max_body_size 20m;

12.Nginx如何配置负载均衡？

Nginx负载均衡有六种策略，分别是轮询、权重、ip_hash、最少连接、fair、url_hash等)。

(1)轮询策略

upstream  backup-server {
   server    192.168.1.101:8080; 
   server    192.168.1.102:8080;
}

(2)权重策略

upstream  backup-server {
   server    192.168.1.101:8080 weigh=5; 
   server    192.168.1.102:8080 weigh=6;
}

(3)ip_hash策略

upstream  backup-server {
   ip_hash;
   server    192.168.1.101:8080 weigh=5; 
   server    192.168.1.102:8080 weigh=6;
}

(4)最少连接策略

upstream  backup-server {
   least_conn;
   server    192.168.1.101:8080 weigh=5; 
   server    192.168.1.102:8080 weigh=6;
}

(5)fair策略

upstream  backup-server {
   server    192.168.1.101:8080; 
   server    192.168.1.102:8080;
   fair;
}

(6)url_hash策略

upstream  backup-server {
   hash $request_uri; 
   server    192.168.1.101:8080; 
   server    192.168.1.102:8080;
}

八、Nginx的安全策略需要从哪些方面考虑？

1.隐藏Nginx版本信息，防止对应的攻击者通过版本漏洞来攻击

server_tokens off;

2.限制HTTP请求方式

HTTP请求一共有九种，分别为GET、POST、Head、OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE、CONNECT等。

这里我仅仅只允许GET与POST：

if ($request_method !~ ^(GET|POST)$ ) {
    return 404;
}

3.自定义Nginx缓存

proxy_buffer_size 4k; #设置代理服务器（nginx）保存用户头信息的缓冲区大小
proxy_buffers 4 32k; #proxy_buffers缓冲区，网页平均在32k以下的设置
proxy_busy_buffers_size 64k; #高负荷下缓冲大小（proxy_buffers*2）
proxy_temp_file_write_size 64k; #设定缓存文件夹大小，大于这个值，将从upstream服务器传

4.过滤非法USER-AGENT(简称UA)

if ($http_user_agent ~* "java|python|perl|ruby|curl|bash|echo|uname|base64|decode|md5sum|select|concat|httprequest|httpclient|nmap|scan" ) {
    return 403;
}

5.过滤不支持URL

location ~* \.(bak|save|sh|sql|mdb|svn|git|old)$ {
    rewrite ^/(.*)$  $host  permanent;
}

6.强制域名访问(必须开启SSL保护)

if ( $host !~* 'youcongtech.com' ) {
    return 403;
}

7.用户降低权限

user nginx www;

8.禁止目录浏览

autoindex off;

9.限制文件上传大小

client_max_body_size 18m

10.关注Nginx所使用版本的漏洞情况，并适时更新

关于Nginx相关版本信息可访问如下网址获取(Nginx下载地址)：
https://nginx.org/en/download.html

当然了，这仅仅是从Nginx的安全角度出发，光从Nginx出发只能在一定程度上保障Nginx本身的安全，还是得从服务器层面乃至制度层面入手。服务器层面我曾写过一些文章，可供读者朋友参考：
服务器安全策略之思考与实践

九、Nginx架构是怎样的？

1.Nginx架构设计的核心主要包含哪些方面？

由图可知，架构设计的核心主要体现如下：

(1)模块化设计。
(2)代理设计。
(3)事件驱动模型。
(4)主进程模型。
(5)工作进程模型。

2.Nginx启动流程是怎样的？

3.Nginx源代码对应的目录是什么意思？

Nginx源代码目录为如下：

- core (该目录存放core module的代码，也是nginx服务的入口)
- event (nginx 自身对事件处理逻辑的封装)
- http (http core module 的代码，nginx作为web/http proxy server运行时的核心模块)
- mail (mail core module 的代码，nginx作为pop3/imap/smtp proxy server运行时的核心模块)
- misc (nginx 的一些utils,定义了test和profiler的一些外围模块的逻辑)
- os (nginx对各个平台抽象逻辑的封装)
- stream (nginx用来实现四层协议的转发、代理和负载均衡)

十、总结

光凭这一篇文章很难深入到Nginx的各种细节当中，不过此文章着重体现两个方面，第一个方面是Nginx各种配置示例(基本来源于我个人架构生涯中的Nginx实战)，第二个方面总览Nginx架构，明确架构核心、启动流程、源代码目录的含义等(读者朋友可根据自己需要进行查阅相关资料并深入学习实践等)。

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