不敢相信，Nginx 还能这么玩？

练镇中 發表於 2024-11-1 12:05:00

大家好，我是程序员鱼皮。今天来聊聊 Nginx 技术，这是一个企业项目必用，但是却经常被程序员忽略的技术。学好 Nginx，可以助你在求职中脱颖而出。
或许你会想：“Nginx 不就是用来部署网站的服务器嘛？这有何难？”
但其实这不过是九牛一毛罢了，Nginx 的实用操作和使用技巧还多着呢，下面这篇文章，就带大家轻松入门 Nginx、并且循序渐进地学习 Nginx 真正的用法！
<blockquote>
推荐观看本文对应的视频版本，有更多操作演示哦：https://bilibili.com/video/BV1TW1LYkE59
</blockquote>
 
<h2 class="md-end-block md-heading">一、Nginx 入门 - 牛刀小试</h2>
首先要了解什么是 Nginx？注意读音，是 Engine X，而不是恩静因克斯。
根据官方定义，它是世界上最受欢迎的 Web 服务器、高性能负载均衡器、反向代理、API 网关和内容缓存。
虽然听不懂，但是感觉很厉害的样子。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730111843818-16e71e5f-7b5f-4a15-a06e-b9224c5e3f19.jpeg">
简单来说，Nginx 不仅能部署网站，而且相比其他的 Web 服务器，它能够用更少的资源，同时处理更多用户的请求，让网站速度更快更稳定，这也是企业选择 Nginx 的原因。
下面我们就牛刀小试，用 Nginx 启动一个网站！
 
<h3 class="md-end-block md-heading">1、Nginx 安装</h3>
首先我们需要安装 Nginx ，先到官网中根据操作系统下载一个稳定版本的压缩包，下载完成之后解压一下。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729138488833-938c5c6a-cd30-4743-8bb2-fda7fdc3164d.png">
如果是 Windows 系统，双击 exe 文件启动即可；如果是 Mac 或 Linux 系统，可以打开终端并进入该目录，手动编译安装后执行 Nginx 命令启动。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729133895506-5d74012a-0d82-43bc-aac7-292d9fa49185.png">
当然也可以使用第三方的包管理工具，比如 Chocolatey（Windows）、Homebrew（Mac）、Yum（Linux）。
或者使用现成的服务器运维面板，比如宝塔 Linux，可以傻瓜式一键安装：
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730111733529-29eb8c71-a1dd-4d7f-b3b0-ad37ca46f345.png">
 
<h3 class="md-end-block md-heading">2、修改网页文件</h3>
启动成功后，我们访问本机域名 <code>localhost:80</code> （80 为默认端口，可以省略），就可以看到 Nginx 为我们提供的默认网站了。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729133971776-9318e35a-c96f-47b1-9646-31d5b198f6a7.png">
那如果想自己修改网页内容，怎么办呢？
我们要找到 Nginx 的大脑，也就是配置文件。进入配置目录 <code>conf</code> ，就可以看到配置文件 <code>nginx.conf</code> 了。配置文件由块和指令组成，可以通过修改配置实现各种功能，比如通过 location 块和 root 指令配置网站文件的根路径：
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729134064981-11ec6c59-7f27-4d40-9cdf-ed590a9284bd.png">
我们找到这个 index.html 文件，修改网页的内容并保存：
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729138650518-f612c394-cc59-4aba-9c4f-321e1e9c60fe.png">
重新访问就可以看到效果啦！
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729134188746-34171b05-50f9-40e9-9df5-3053624861da.png">
看到这里，恭喜你，已经超过 30% 的程序员了！
 
<h2 class="md-end-block md-heading">二、Nginx 常用操作 - 明劲</h2>
下面，我们要成为 Nginx 明劲武者。所谓明劲，就是要熟悉 Nginx 的基本配置和常用操作，能够满足企业开发中的大多数需求，如果你的目标是开发岗，那么学完下面这些就足够找工作了。
<h3 class="md-end-block md-heading">1、静态文件服务</h3>
我们开发好的网站，通常包含像 HTML、CSS、JavaScript、图片等文件，由于这些文件的内容在存储时是固定的，被称为静态文件。
如果你要让别人访问到开发好的网站，只把网站文件放到服务器上还是不够的，还需要一个 Web 服务器，能够接受用户的访问请求，并找到对应位置的文件进行响应。
Nginx 最基本的功能，就是作为 Web 服务器提供静态文件服务。
打开 Nginx 的配置文件 <code>nginx.conf</code> ，添加 location 块，用于根据请求地址处理请求。比如我们通过 root 指令定义静态文件根目录，通过 index 指令定义默认首页文件：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">server {  listen       80;  server_name localhost;  location / {    root /tmp/nginx/html;  # 指定静态文件根目录    index index.html;  # 默认首页 } }</pre>
保存配置，然后执行 <code>nginx -s reload</code> 命令来重载配置，再次访问网站时就会返回刚配置的目录下的首页文件。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729057494088-685f77b3-ba64-4ed5-a720-41479bd5c503.png">
企业项目中，需要为特定路径定义不同的处理规则，location 块的配置会更复杂。支持根据请求路径的特定部分、正则表达式等进行匹配，比如到特定目录去寻找图片：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">server {  listen 80;                          # 监听 80 端口  server_name example.com;            # 指定域名  # 根路径的配置，返回静态文件  location / {    root /var/www/html;             # 指向静态文件的根目录    index index.html;               # 默认首页文件    try_files $uri $uri/ =404;     # 如果文件不存在，则返回 404 }  # 处理以 /images/ 开头的请求  location /images/ {    root /var/www/assets/images/;  # 指向图片目录 }  # 正则匹配，处理以 .php 结尾的请求  location ~ \.php$ {    include fastcgi_params;          # 包含 FastCGI 参数    fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;    # 将请求转发到 FastCGI 处理程序    fastcgi_index index.php;         # 设置 FastCGI 的默认索引文件    fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;  # 定义脚本文件名 } }</pre>
 
<h3 class="md-end-block md-heading">2、反向代理</h3>
Nginx 的另一个常用功能是用作反向代理服务器。什么是反向代理呢？一句话：Nginx 作为中介，帮后端服务器接受请求。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730111918040-c1ac2030-7ec9-45af-9251-4be683642379.png">
反向代理有什么作用呢？
首先是请求转发和解决跨域。比如在 location 块中添加 proxy_pass 配置，可以将 Nginx 在 80 端口收到的 /api 路径的请求转发到本地 8080 端口的后端服务。
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">server {    listen 80;  # 监听 80 端口    server_name localhost;  # 替换为你的域名或 IP 地址    location /api {        proxy_pass http://localhost:8080;  # 代理到本地的 8080 端口   } }</pre>
这样就隐藏了后端服务器的 IP 地址，让客户端完全感知不到后端服务器的存在，更加安全。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730111965107-c64f6d0f-05d8-4d4c-8587-b170946f1fca.png">
而且还能让前端和后端的域名统一，解决了跨域问题。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730111974498-de9ea8f5-d2f3-4ab1-a5bf-450789c0df47.png">
反向代理还可以用于实现负载均衡。由于企业项目的流量巨大，通常需要有多台后端服务器。Nginx 可以作为高性能网关，统一接收请求，并将请求按照特定规则转发到不同的后端服务器进行处理，从而分散了请求压力，避免单一服务器过载。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730111982669-dd6efc04-4cee-4f07-a654-07deb26b6b30.png">
在 Nginx 中实现负载均衡非常简单，首先通过 upstream 块定义了一个名为 backend 的服务器组，其中包含两个后端服务器，然后通过反向代理配置将请求转发到这个服务器组即可：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">upstream backend {  server localhost:8080;  # 第一个后端服务器  server localhost:8081;  # 第二个后端服务器 } server {  listen 80;  server_name localhost;  location /api {    proxy_pass http://backend;  # 代理到负载均衡的后端服务器 } }</pre>
这样每次都访问同一个地址，会交替返回两种不同的内容，这是因为 Nginx 的默认负载均衡算法是轮询，请求会被平均转发到两个不同的服务进行处理。
反向代理还有更多的作用，比如缓存常见请求的响应、减少后端负担，集中处理 SSL 加密、认证和日志记录等功能，后面会依次讲解。
 
<h3 class="md-end-block md-heading">3、改写请求和响应</h3>
第三个 Nginx 的常用功能是改写请求和响应。在请求到达服务器或响应返回给客户端之前，Nginx 可以对其进行修改。
改写请求与响应有什么作用呢？有几个比较典型的场景：
<h4 class="md-end-block md-heading">1）控制浏览器缓存</h4>
首先，设置响应头 可以帮助我们控制浏览器缓存。通过 Nginx 的 <code>add_header</code> 指令，可以为响应添加自定义的 HTTP 头部，从而指导浏览器如何处理缓存。比如设置缓存有效期为 30 天：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">location /images/ {    root /tmp/nginx/html;    expires 30d;  # 设置缓存有效期为 30 天    add_header Cache-Control "public";  # 设置缓存头 }</pre>
这样，当用户访问图片时，浏览器会在本地缓存这些图片，下次访问时就不用访问服务器了，提高速度并减少对服务器的请求。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730112450998-16905345-0e44-40b7-bef2-18e1f9e6304a.png">
 
<h4 class="md-end-block md-heading">2）重定向</h4>
请求重定向允许我们将请求从一个地址自动引导到另一个地址，常见的应用场景包括将 HTTP 请求重定向到 HTTPS，或者将旧地址重定向到新地址。
在 Nginx 中，可以使用 <code>return</code> 指令 + 302 状态码配置重定向：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">location /old-page {    return 302 https://codefather.cn  # 重定向到新页面 }</pre>
当用户访问某个过期页面时，会被重定向自动跳转到新网站。
 
<h4 class="md-end-block md-heading">3）URI 重写</h4>
比重定向更高级一些，Nginx 提供了 <code>rewrite</code> 指令，支持正则表达式，可以非常灵活地将请求重写为不同的路径或网站。比如将 <code>/api/v1/users</code> 的请求重写为 <code>/api/users</code>：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">location /api/v1/ {    rewrite ^/api/v1/(.*)$ /api/$1 break;  # 将 /api/v1/ 的请求重写为 /api/ }</pre>
这样一来，后端就不用再关注 <code>/api/v1/</code> 的存在了，这种方法在网站迁移或者结构调整时非常有用。大家也不用去记忆改写的具体语法，随用随查就行。
 
<div class="md-hr md-end-block"><hr></div>
 
看到这里，恭喜你，超过 60% 的程序员了。
 
<h2 class="md-end-block md-heading">三、Nginx 高级操作 - 暗劲</h2>
下面，我们要成为 Nginx 的暗劲高手。所谓暗劲，又分为 2 种境界。
<ul class="ul-list" data-mark="+">
<li class="md-list-item">
熟悉 Nginx 的各种特性和高级配置，能更快速地配置和管理 Nginx，为小圆满
</li>
<li class="md-list-item">
熟悉 Nginx 工具和模块生态，能够灵活运用 Nginx 进行架构设计、并巧妙地解决各种需求，为大圆满。
</li>
</ul>
暗劲境界的高手，挑战大厂开发、架构师、高级系统管理员岗位，不成问题。
 
<h3 class="md-end-block md-heading">1、Nginx 高级配置</h3>
我们先挑战小圆满，Nginx 的配置项实在是太多了，这里我就挑选几个相对实用的来讲解。
<h4 class="md-end-block md-heading">1）日志记录</h4>
为了分析网站流量、用户行为和报错信息，我们可以开启 Nginx 日志功能。分为访问日志和错误日志。
访问日志会记录所有请求的信息，更全面，可以通过修改 access_log 指令调整日志存储路径：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">http {  log_format custom_format 'yupi $remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                          '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '                          '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';    access_log /rap/access.log custom_format;  # 配置访问日志  server {    listen       80;    server_name localhost;      location / {      root /tmp/nginx/html;  # 指定静态文件根目录      index index.html;  # 默认首页   } } }</pre>
而错误日志仅记录 Nginx 在处理请求时遇到的问题，错误又分为 8 个级别：
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1730112505465-0c8ba6ae-e9d8-40d0-b3ee-e50ab350cdbf.png">
可以为不同的级别指定不同的日志输出路径：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">access_log /rap/access.log custom_format;  # 配置访问日志 error_log /rap/error.log error;  # 配置错误日志</pre>
开启日志功能后，就能直接在文件中查看日志了。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729140954262-5cc92e8e-b67f-48b8-ad35-4a83b5a41061.png">
 
<h4 class="md-end-block md-heading">2）访问控制</h4>
如果有恶意用户攻击我们的网站，怎么办？
莫慌，Nginx 提供了访问控制功能，可以使用 <code>allow</code> 和 <code>deny</code> 指令对 IP 访问进行限制，比如不让 127.0.0.1 这个 IP 访问：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">server {    listen 80;    server_name localhost;    location / {        # 拒绝特定 IP 地址        deny 127.0.0.1;        # 除了写具体 ip 外，也可以写网段        deny 192.168.1.0/24;        # 允许所有其他 IP 地址        allow all;        proxy_pass http://localhost:8081;       } }</pre>
这样一来，攻击者就访问不了网站了！
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729141114593-ffc8f923-4364-41fb-b31d-0d6ff5511b63.png">
 
<h4 class="md-end-block md-heading">3）限流</h4>
为了保护网站，我们还可以使用 Nginx 的限流功能。比如下面这段配置，通过定义请求限流区域并应用于根路径，限制每个 IP 地址在一分钟内最多只能发送 2 个请求。
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded"># 定义限流区域，使用客户端的二进制 IP 地址作为唯一标识 # zone=one:10m 表示创建一个名为 "one" 的内存区域，大小为 10MB # rate=2r/m 表示每个 IP 地址每分钟最多允许 2 个请求 limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=2r/m; server {  listen 80;  # 监听 80 端口，接收 HTTP 请求  server_name localhost;  # 设置服务器名称为 localhost  location / {  # 配置根路径的请求处理    # 应用限流配置，使用之前定义的 "one" 区域    # burst=10 表示可以允许最多 10 个额外请求超出正常限速    # nodelay 表示在突发请求情况下，这 10 个请求将立即被处理，不会被延迟    limit_req zone=one burst=10 nodelay;    # 将请求转发到本地的 8080 端口    proxy_pass http://localhost:8080;  # 反向代理请求到后端服务 } }</pre>
这样后端服务就不被流量激增影响，能够提高系统的稳定性。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729141298510-a77cb084-bb1b-4c5f-b11b-7d8c2b689f1a.png">
<h4 class="md-end-block md-heading">4）虚拟主机</h4>
在企业开发中，我们为了节省成本，经常会在同一台服务器上部署多个网站项目，这时就需要使用 Nginx 的虚拟主机功能了。
每个网站通常就是一个虚拟主机，会有一个 server_name 名称对应访问网站的域名，比如我这里配置 2 台虚拟主机：
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded"># 虚拟主机1 server {    listen 80;                           # 监听 80 端口    server_name localhost;               # 配置域名为 example.com    root /tmp/nginx/html;            # 网站根目录    index localhost.html;                # 默认首页 } # 虚拟主机2 server {    listen 80;                           # 监听 80 端口    server_name 127.0.0.1;               # 配置域名为 another.com    root /tmp/nginx/html;            # 网站根目录    index 127.html;                      # 默认首页 }</pre>
配置虚拟主机后，Nginx 就能够根据请求的域名找到对应的网站配置，并处理请求。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/1729141769653-83116e9f-26ad-4245-b632-efeb4818d7c8.png">
 
<h4 class="md-end-block md-heading">5）其他</h4>
除了上面这些，还有很多企业开发中可能会用到的 Nginx 高级配置和技巧。
比如可以：
<ul class="ul-list" data-mark="-">
<li class="md-list-item">
通过后端响应缓存配置，让 Nginx 直接从缓存中读取数据来响应请求，这样能够显著提升性能、减少服务器压力。
</li>
<li class="md-list-item">
通过正向代理的设置，Nginx 可以作为 “跳板机”，帮客户端发起请求，从而访问原本无法直接访问的资源。
</li>
<li class="md-list-item">
通过自定义错误页面，能够给用户提供更友好的错误提示信息。
</li>
</ul>
此外，Nginx 支持 WebSocket、HTTPS 和 HTTP/2 等多种协议，还可以配置 Gzip 压缩来减少传输的数据量，进一步优化性能。
最后，Nginx 自身也支持一系列性能调优的配置，比如工作进程与连接数配置，可以从容应对高并发和大流量场景。
<pre class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded">worker_processes auto; # 自动检测 CPU 核心数，设置工作进程数 events {    worker_connections 2048; # 每个工作进程的最大连接数 }</pre>
 
<h3 class="md-end-block md-heading">2、Nginx 工具和模块生态</h3>
想成为 Nginx 大圆满高手，就要懂得利用工具和生态，比如可视化工具、模块和开源项目。
首先，Nginx 的配置和运维对初学者来说可能比较复杂，这时可以利用 Nginx 官方推出的 Nginx Amplify、轻量级的 Nginx-UI 或者宝塔 Linux 服务器管理面板等可视化工具，通过图形界面来更直观地查看配置、分析流量和性能指标，从而提高操作和运维效率。
<img src="https://pic.yupi.icu/1/dashboard_zh_CN.png">
其次，Nginx 的功能并不是一成不变的，我们可以通过各种各样的模块来扩展它的能力，比如我们常用于健康检查的 nginx_upstream_check_module 模块、实现 JavaScript 语言扩展的 njs 模块。
但手动安装模块的过程是比较繁琐的，需要下载源码并进行编译。
这种情况下，我们就可以选择 OpenResty 这样一个基于 Nginx 的高性能 Web 平台，它集成了大量模块、依赖项和 Lua 脚本库，能够让你直接在 Nginx 里开发复杂的业务逻辑，充分利用 Nginx 的非阻塞 I/O 模型来提升应用的性能，适合超高并发的场景。
比如下图是网上的一个基于 OpenResty 实现的灰度发布架构：
<img src="https://pic.yupi.icu/1/v2-f8a301ee0e5d5d3631e03abcf081987b_r.jpg">
 
<h2 class="md-end-block md-heading">四、Nginx 原理 - 化劲</h2>
想要突破为化劲强者，你需要去理解 Nginx 的核心原理，甚至是去钻研那晦涩难懂的 C 语言源码。
当然，为了应对面试，现在很多程序员迫不得已朝着化劲强者进发。
原理的学习就不是几分钟的视频能搞定的了，但是我可以帮大家划划重点。
<ul class="ul-list" data-mark="-">
<li class="md-list-item">
负载均衡机制
</li>
<li class="md-list-item">
事件驱动模型
</li>
<li class="md-list-item">
请求处理流程
</li>
<li class="md-list-item">
多进程架构
</li>
<li class="md-list-item">
进程间通信机制
</li>
<li class="md-list-item">
限流机制
</li>
<li class="md-list-item">
缓存机制
</li>
<li class="md-list-item">
压缩机制
</li>
<li class="md-list-item">
资源复用
</li>
</ul>
能搞懂这些，并且融会贯通，你就能够更自如地优化 Nginx 的性能和可用性等等，也就超过 99% 的程序员了。
当然，编程是学不完的，真正的 Nginx 绝世高手，可以给 Nginx 贡献代码，甚至是自立门户、手写 Nginx 的竞品。
我相信看到这里的小伙伴中肯定会出现绝世高手~
 
<h2 class="md-end-block md-heading">结尾</h2>
最后，我把这份 Nginx 学习路线文字版、以及常问的面试题都放到了自己的小博客，还有更多学习路线也可免费获取。
<img src="https://cdn.nlark.com/yuque/0/2024/png/33547719/1730113119795-d6f6a98b-d78d-4050-9491-345b212b009c.png">
希望对大家有帮助，学会的话也还请给本文一个点赞支持哦~
 
<h2 class="md-end-block md-heading">更多编程学习资源</h2>
<ul class="ul-list" data-mark="-">
<li class="md-list-item">
Java前端程序员必做项目实战教程+毕设网站
</li>
<li class="md-list-item">
程序员免费编程学习交流社区（自学必备）
</li>
<li class="md-list-item">
程序员保姆级求职写简历指南（找工作必备）
</li>
<li class="md-list-item">
程序员免费面试刷题网站工具（找工作必备）
</li>
<li class="md-list-item">
最新Java零基础入门学习路线 + Java教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新Python零基础入门学习路线 + Python教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新前端零基础入门学习路线 + 前端教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新数据结构和算法零基础入门学习路线 + 算法教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新C++零基础入门学习路线、C++教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新数据库零基础入门学习路线 + 数据库教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新Redis零基础入门学习路线 + Redis教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新计算机基础入门学习路线 + 计算机基础教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新小程序入门学习路线 + 小程序开发教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新SQL零基础入门学习路线 + SQL教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新Linux零基础入门学习路线 + Linux教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新Git/GitHub零基础入门学习路线 + Git教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新操作系统零基础入门学习路线 + 操作系统教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新计算机网络零基础入门学习路线 + 计算机网络教程
</li>
<li class="md-list-item">
最新设计模式零基础入门学习路线 + 设计模式教程
</li>
<li class="md-list-item md-focus-container">
最新软件工程零基础入门学习路线 + 软件工程教程
</li>
</ul> 
来源：https://www.cnblogs.com/yupi/p/18519885

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不敢相信，Nginx 还能这么玩？