Nginx知识点全面总结

本文目录：
1. nginx简介
2. nginx处理请求的过程简单说明
3. nginx命令
4. nginx模块及http功能速览
5. nginx配置文件简单说明
　5.1 main和events段
　5.2 http段
　　5.2.1 配置文件概览
　　5.2.2 root指令和alias指令
　　5.2.3 location容器
　　5.2.4 error_page指令
　　5.2.5 allow和deny
　　5.2.6 add_header添加相应首部字段
　5.3 虚拟主机和server_name指令
　5.4 虚拟主机的匹配规则
　5.5 stub_status指令获取nginx状态信息
6. 访问日志access_log
　6.1 log_format指令
　6.2 access_log指令
　6.3 日志文件的分割
7. 配置web身份认证
8. 配置https

1. nginx简介

nginx是一个优秀的web服务程序、反向代理程序。它采用非阻塞异步的套接字，使用epoll方式实现事件驱动，同时采用一个master+N个worker进程(默认)的方式处理请求，这种架构使得它在并发的处理能力上极其出色，可以比较轻松地解决C10K问题。

2. nginx处理请求的过程简单说明

master进程用于管理worker进程，例如接收外界信号、向worker进程发送信号、销毁worker进程、启动worker进程等等。

nginx之所以性能良好，完全是由它的架构决定的。每个worker进程是业务处理进程，负责监听套接字、处理请求、响应请求、代理请求至后端服务器等。

作为web server处理静态资源时每个worker进程的大致流程：

(1).监听套接字。
(2).与客户端建立连接。
(3).处理监听到的连接请求(加载静态文件)。
(4).响应数据。
(5).断开连接。

这几个过程是每个web server都具备的能力，但对于nginx来说，由于它的异步非阻塞，每个过程都不会阻塞(有些小过程必须阻塞的时候还是会阻塞)，使得并发处理能力很好。

从监听套接字开始说。每个worker进程都是平等的，它们都可以去监听套接字，正常情况下不可避免地会造成争抢和"惊群问题"，而nginx采用"争抢"accept互斥锁的方式，只有持有accept互斥锁的worker进程才有资格将连接请求接到自己的队列中并完成TCP连接的建立。但每个进程是相互独立而平等的，谁有资格去"争抢"互斥锁且有更大几率争抢成功？只要worker进程当前建立的连接数小于worker_connections指令指定的值(实际上源码中设置的是该值的7/8)，就允许争抢互斥锁，因为连接数超过了该值的7/8表示已经非常繁忙。除了繁忙程度限制资格，还有epoll_wait的timeout的指标，等待越久的worker进程争抢能力越强。总之，在某一时刻，一定只有一个worker进程监听并accept新的连接请求。

当已经监听到连接请求时，worker进程与它进行三次握手，并最终accpet到自己的内存池中，并和客户端交互数据，处理客户端发送的http请求并响应数据给客户端。但是，nginx的高效就在于它的异步非阻塞，无论是在TCP连接进入ESTABLISHED之前，还是等待客户端发送请求，亦或者是等待加载本地静态资源的I/O，以及响应数据给客户端的任意一个过程中，nginx都是非阻塞的，在任意等待发生时都可以去处理其它事情。当等待的某个资源已经准备成功时将产生事件通知worker进程，worker进程可随后去处理。在此过程中，由于worker进程绑定在一个CPU核心上(推荐如此做)，所有的连接都放在内存池中，这使得上下文切换时是极其轻量的，极大地减轻了CPU消耗。从理论上来说，当每个worker绑定了一个CPU核心时，它的并发处理能力主要依赖于内存的大小。

实际上apache httpd的event MPM也是异步非阻塞的，也可以采用epoll，但它采用的是多线程方式，虽然异步，但它的异步似乎不体现在并发能力上，而仅仅只是一些具有特殊状态的连接(如长连接)的异步处理，在处理过程中cpu还是不断地需要在各线程之间大量切换，并发能力并不比worker MPM强多少，相比nginx更是远远不如。

3. nginx命令

[root@xuexi nginx]# nginx -h
nginx version: nginx/1.12.0
Usage: nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]

Options:
  -?,-h         : this help
  -v            : 输出版本号
  -V            : 输出版本号以及编译选项
  -t            : 检查配置文件的语法
  -T            : 检查配置文件的语法并输出配置的内容
  -q            : 静默模式，不输出任何信息
  -s signal     : 向主进程发送信号：stop, quit, reopen, reload
  -p prefix     : 设置nginx的basedir(默认为编译时的prefix)
  -c filename   : 指定配置文件
  -g directives : 提前设置全局指令

-V选项输出编译选项。

[root@xuexi nginx]# nginx -V
nginx version: nginx/1.12.0
built by gcc 4.4.7 20120313 ( 4.4.7-11) (GCC) 
built with OpenSSL 1.0.1e-fips 11 Feb 2013
TLS SNI support enabled
configure arguments: --prefix=/usr/local/nginx-1.12.0 --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid --lock-path=/var/lock/subsys/nginx.lock --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-pcre

(1).使用默认配置文件直接启动nginx和指定配置文件启动nginx

nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

(2).运行时重载配置文件。当nginx主进程接收到重载配置文件的命令后，它会先检查新配置文件语法，然后载入该配置文件到内存中并解析。然后，主进程fork一系列新的worker进程，并发送QUIT信号给旧的worker进程(graceful stop)。旧的工作进程接收到QUIT信号后，会停止接受新的连接请求，并继续处理旧的连接直到请求处理完成后才退出。

nginx -s reload

(3).运行时快速关闭nginx。

nginx -s stop

(4).运行时优雅关闭nginx。所有的工作进程会停止接受新的连接，并继续服务旧的连接请求直到所有的请求完成后才退出。

nginx -s quit

(5).运行时重新打开日志文件。

ngnix -s reopen

4. nginx模块及http功能速览

Nginx的代码由一个核心和一系列的模块组成。

核心(core functionality)主要用于提供全局应用的基本功能，创建必要的运行时环境及确保不同模块之间平滑地进行交互等，对应于配置文件的main段和event段。核心涉及的指令官方文档：http://nginx.org/en/docs/ngx_core_module.html。

还有很多功能都通过模块实现，nginx是高度模块化程序。如web相关的功能模块有"ngx_http_*_module"，和mail相关的功能模块有"ngx_mail_*_module"，和tcp代理、负载均衡相关的功能模块有"ngx_stream_*_module"，这些类别的模块中又分为很多类别的模块，如http类别的模块中有基本核心模块、事件类模块、缓存类模块、SSL相关模块、负载均衡类模块upstream等等。

以下是http功能模块类中常见的模块。

http类模块名	模块功能说明
ngx_http_core_module	http核心模块，对应配置文件中的http段，包含很多指令，如location指令
ngx_http_access_module	访问控制模块，控制网站用户对nginx的访问，对应于配置文件中的allow和deny等指令
ngx_http_auth_basic_module	通过用户名和密码认证的访问控制，如访问站点时需要数据用户名和密码，指令包括auth_basic和auth_basic_user_file
ngx_http_charset_module	设置网页显示字符集。指令之一为charset，如charset utf-8
ngx_http_fastcgi_module	fastcgi模块，和动态应用相关。该模块下有非常多的子模块。
ngx_http_flv_module	支持flv视频流的模块，如边下边播
ngx_http_mp4_module	同flv模块
ngx_http_gzip_module	压缩模块，用来压缩nginx返回的响应报文。一般只压缩纯文本内容，因为压缩比例非常大，而图片等不会去压缩
ngx_http_image_filter_module	和图片裁剪、缩略图相关模块，需要安装gd-devel才能编译该模块
ngx_http_index_module	定义将要被作为默认主页的文件，对应指令为index。"index index.html,index.php"
ngx_http_autoindex_module	当index指令指定的主页文件不存在时，交给autoindex指令，将自动列出目录中的文件autoindex {on/off}
ngx_http_log_module	和访问日志相关的模块，指令包括log_format和access_log
ngx_http_memcached_module	和memcached相关的模块，用于从memcached服务器中获取相应响应数据
ngx_http_proxy_module	和代理相关，允许传送请求到其它服务器
ngx_http_realip_module	当nginx在反向代理的后端提供服务时，获取到真正的客户端地址，否则获取的是反向代理的IP地址
ngx_http_referer_module	实现防盗链功能的模块
ngx_http_rewrite_module	和URL地址重写相关的模块，需要安装pcre-devel才能编译安装该模块
ngx_http_scgi_module	simple cgi，是cgi的替代品，和fastcgi类似，但更简单
ngx_http_ssl_module	提供ssl功能的模块，即实现HTTPS
ngx_http_stub_status_module	获取nginx运行状态信息
ngx_http_upstream	和负载均衡相关模块

这些模块共同组成了nginx的http功能。