【Nginx】初识与环境准备

Nginx/Web服务器
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2023-01-13
nginx入门：功能介绍、安装、配置、优化及监控
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Nginx Error_log 错误日志配置和解释
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Nginx简介

Nginx（“engine x”）一个具有高性能的【HTTP】和【反向代理】的【WEB服务器】，同时也是一个【POP3/SMTP/IMAP代理服务器】，是由伊戈尔·赛索耶夫(俄罗斯人)使用C语言编写的，Nginx的第一个版本是2004年10月4号发布的0.1.0版本。另外值得一提的是伊戈尔·赛索耶夫将Nginx的源码进行了开源，这也为Nginx的发展提供了良好的保障。

我们对上面这段话的相关名词做出解释：

  • WEB服务器：WEB服务器也叫网页服务器，英文名叫Web Server，主要功能是为用户提供网上信息浏览服务。
  • HTTP：HTTP是超文本传输协议的缩写，是用于从WEB服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，也是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准，客户端是终端用户，服务端是网站，通过使用Web浏览器、网络爬虫或者其他工具，客户端发起一个到服务器上指定端口的HTTP请求。
  • POP3/SMTP/IMAP：
  • POP3(Post Offic Protocol 3)邮局协议的第三个版本
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议
  • IMAP(Internet Mail Access Protocol)交互式邮件存取协议
  • 也就是说Nginx也可以作为电子邮件代理服务器
  • 正向代理：
  • img在这里插入图片描述
  • 个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)，然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。注意：==正向代理服务于客户端==
  • 反向代理：
  • img在这里插入图片描述
  • 用户与目标服务器之间，但是对于用户而言，反向代理服务器就相当于目标服务器，即用户直接访问反向代理服务器就可以获得目标服务器的资源。同时，用户不需要知道目标服务器的地址，也无须在用户端作任何设定。反向代理服务器通常可用来作为Web加速，即使用反向代理作为Web服务器的前置机来降低网络和服务器的负载，提高访问效率。也就是说==反向代理服务于服务端==

我们在开发中见到过很多的服务器，那么他们和Nginx各有什么优势呢？

  • IIS：全称(Internet Information Services)即互联网信息服务，是由微软公司提供的基于windows系统的互联网基本服务。==windows作为服务器在稳定性与其他一些性能上都不如类UNIX操作系统，因此在需要高性能Web服务器的场合下，IIS可能就会被"冷落"==.
  • Tomcat： Tomcat是一个运行Servlet和JSP的Web应用软件，Tomcat技术先进、性能稳定而且开放源代码，因此深受Java爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的Web应用服务器。但是==Tomcat天生是一个重量级的Web服务器，对静态文件和高并发的处理比较弱==。
  • Apache：Apache的发展时期很长，同时也有过一段辉煌的业绩。从上图可以看出大概在2014年以前都是市场份额第一的服务器。Apache有很多优点，如稳定、开源、跨平台等。但是它出现的时间太久了，在它兴起的年代，互联网的产业规模远远不如今天，所以==它被设计成一个重量级的、不支持高并发的Web服务器==。在Apache服务器上，如果有数以万计的并发HTTP请求同时访问，就会导致服务器上消耗大量能存，操作系统内核对成百上千的Apache进程做进程间切换也会消耗大量的CPU资源，并导致HTTP请求的平均响应速度降低，这些都决定了Apache不可能成为高性能的Web服务器。这也促使了Lighttpd和Nginx的出现。
  • Lighttpd：Lighttpd是德国的一个开源的Web服务器软件，它和Nginx一样，都是==轻量级、高性能的Web服务器==，欧美的业界开发者比较钟爱Lighttpd,而国内的公司更多的青睐Nginx，同时网上Nginx的资源要更丰富些。
  • Google Servers，Weblogic, Webshpere(IBM)...

Nginx的优点及功能特性

Nginx的优点在于：

(1)速度更快、并发更高

单次请求或者高并发请求的环境下，Nginx都会比其他Web服务器响应的速度更快。一方面在正常情况下，单次请求会得到更快的响应，另一方面，在高峰期(如有数以万计的并发请求)，Nginx比其他Web服务器更快的响应请求。Nginx之所以有这么高的并发处理能力和这么好的性能原因在于Nginx采用了多进程和I/O多路复用(epoll)的底层实现。

(2)配置简单，扩展性强

Nginx的设计极具扩展性，它本身就是由很多模块组成，这些模块的使用可以通过配置文件的配置来添加。这些模块有官方提供的也有第三方提供的模块，如果需要完全可以开发服务自己业务特性的定制模块。

(3)高可靠性

Nginx采用的是多进程模式运行，其中有一个master主进程和N多个worker进程，worker进程的数量我们可以手动设置，每个worker进程之间都是相互独立提供服务，并且master主进程可以在某一个worker进程出错时，快速去"拉起"新的worker进程提供服务。

(4)热部署

现在互联网项目都要求以7*24小时进行服务的提供，针对于这一要求，Nginx也提供了热部署功能，即可以在Nginx不停止的情况下，对Nginx进行文件升级、更新配置和更换日志文件等功能。

(5)成本低、BSD许可证

BSD是一个开源的许可证，世界上的开源许可证有很多，现在比较流行的有六种分别是GPL、BSD、MIT、Mozilla、Apache、LGPL。这六种的区别是什么，我们可以通过下面一张图来解释下：

img在这里插入图片描述

Nginx本身是开源的，我们不仅可以免费的将Nginx应用在商业领域，而且还可以在项目中直接修改Nginx的源码来定制自己的特殊要求。

Nginx提供的基本功能服务从大体上归纳为：

  • 基本HTTP服务
  • 高级HTTP服务
  • 邮件服务

基本HTTP服务

Nginx可以提供基本HTTP服务，可以作为HTTP代理服务器和反向代理服务器，支持通过缓存加速访问，可以完成简单的负载均衡和容错，支持包过滤功能，支持SSL等。

  • 处理静态文件、处理索引文件以及支持自动索引；
  • 提供反向代理服务器，并可以使用缓存加上反向代理，同时完成负载均衡和容错；
  • 提供对FastCGI、memcached等服务的缓存机制，，同时完成负载均衡和容错；
  • 使用Nginx的模块化特性提供过滤器功能。Nginx基本过滤器包括gzip压缩、ranges支持、chunked响应、XSLT、SSI以及图像缩放等。其中针对包含多个SSI的页面，经由FastCGI或反向代理，SSI过滤器可以并行处理。
  • 支持HTTP下的安全套接层安全协议SSL.
  • 支持基于加权和依赖的优先权的HTTP/2

高级HTTP服务

  • 支持基于名字和IP的虚拟主机设置
  • 支持HTTP/1.0中的KEEP-Alive模式和管线(PipeLined)模型连接
  • 自定义访问日志格式、带缓存的日志写操作以及快速日志轮转。
  • 提供3xx~5xx错误代码重定向功能
  • 支持重写（Rewrite)模块扩展
  • 支持重新加载配置以及在线升级时无需中断正在处理的请求
  • 支持网络监控
  • 支持FLV和MP4流媒体传输

邮件服务

Nginx提供邮件代理服务也是其基本开发需求之一，主要包含以下特性：

  • 支持IMPA/POP3代理服务功能
  • 支持内部SMTP代理服务功能

Nginx常用功能模块及组成

Nginx常用的功能模块：

静态资源部署
Rewrite地址重写
	正则表达式
反向代理
负载均衡
	轮询、加权轮询、ip_hash、url_hash、fair
Web缓存
环境部署
	高可用的环境
用户认证模块...

Nginx的核心组成：

nginx二进制可执行文件
nginx.conf配置文件
error.log错误的日志记录
access.log访问日志记录

Nginx系统环境准备

我们进入Nginx的下载页面

img在这里插入图片描述

准备服务器系统

环境准备

VMware WorkStation
Centos7
MobaXterm
	xsheel,SecureCRT
网络

(1)确认centos的内核

准备一个内核为2.6及以上版本的操作系统，因为linux2.6及以上内核才支持epoll,而Nginx需要解决高并发压力问题是需要用到epoll，所以我们需要有这样的版本要求。

我们可以使用uname -a命令来查询linux的内核版本。

img在这里插入图片描述

(2)确保centos能联网

ping www.baidu.com

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(3)确认关闭防火墙

这一项的要求仅针对于那些对linux系统的防火墙设置规则不太清楚的，建议大家把防火墙都关闭掉，因为我们此次课程主要的内容是对Nginx的学习，把防火墙关闭掉，可以省掉后续Nginx学习过程中遇到的诸多问题。

关闭的方式有如下两种：

systemctl stop firewalld      关闭运行的防火墙，系统重新启动后，防火墙将重新打开
systemctl disable firewalld   永久关闭防火墙，，系统重新启动后，防火墙依然关闭
systemctl status firewalld	 查看防火墙状态

（4）确认停用selinux

selinux(security-enhanced linux),美国安全局对于强制访问控制的实现，在linux2.6内核以后的版本中，selinux已经成功内核中的一部分。可以说selinux是linux史上最杰出的新安全子系统之一。虽然有了selinux，我们的系统会更安全，但是对于我们的学习Nginx的历程中，会多很多设置，所以这块建议大家将selinux进行关闭。

sestatus查看状态

img在这里插入图片描述

如果查看不是disabled状态，我们可以通过修改配置文件来进行设置,修改SELINUX=disabled，然后重启下系统即可生效。

vim /etc/selinux/config

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Nginx安装方式介绍

我们这里只介绍使用yum安装Nginx

使用源码进行简单安装，我们会发现安装的过程比较繁琐，需要提前准备GCC编译器、PCRE兼容正则表达式库、zlib压缩库、OpenSSL安全通信的软件库包，然后才能进行Nginx的安装。

（1）安装yum-utils

sudo yum  install -y yum-utils

（2）添加yum源文件

vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo
[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

[nginx-mainline]
name=nginx mainline repo
baseurl=http://nginx.org/packages/mainline/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=0
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true

（3）查看是否安装成功

yum list | grep nginx

img在这里插入图片描述

（4）使用yum进行安装

yun install -y nginx

（5）查看nginx的安装位置

whereis nginx


在这里插入图片描述

Nginx目录结构分析

在使用Nginx之前，我们先对安装好的Nginx目录文件进行一个分析，在这块给大家介绍一个工具tree，通过tree我们可以很方面的去查看centos系统上的文件目录结构，当然，如果想使用tree工具，就得先通过yum install -y tree来进行安装，安装成功后，可以通过执行tree /usr/local/nginx(tree后面跟的是Nginx的安装目录)，获取的结果如下：

img在这里插入图片描述

  • conf:nginx所有配置文件目录
  • CGI(Common Gateway Interface)通用网关【接口】，主要解决的问题是从客户端发送一个请求和数据，服务端获取到请求和数据后可以调用调用CGI【程序】处理及相应结果给客户端的一种标准规范。
  • fastcgi.conf：fastcgi相关配置文件
  • fastcgi.conf.default：fastcgi.conf的备份文件
  • fastcgi_params：fastcgi的参数文件
  • fastcgi_params.default：fastcgi的参数备份文件
  • scgi_params：scgi的参数文件
  • scgi_params.default：scgi的参数备份文件
  • uwsgi_params：uwsgi的参数文件
  • uwsgi_params.default：uwsgi的参数备份文件
  • mime.types：记录的是HTTP协议中的Content-Type的值和文件后缀名的对应关系
  • mime.types.default：mime.types的备份文件
  • nginx.conf：这个是Nginx的核心配置文件，这个文件非常重要，也是我们即将要学习的重点
  • nginx.conf.default：nginx.conf的备份文件
  • koi-utf、koi-win、win-utf这三个文件都是与编码转换映射相关的配置文件，用来将一种编码转换成另一种编码
  • html：存放nginx自带的两个静态的html页面
  • 50x.html：访问失败后的失败页面
  • index.html：成功访问的默认首页
  • logs：记录入门的文件，当nginx服务器启动后，这里面会有 access.log error.log 和nginx.pid三个文件出现。
  • sbin：是存放执行程序文件nginx
  • nginx是用来控制Nginx的启动和停止等相关的命令。

Nginx服务器启停命令

Nginx安装完成后，接下来我们要知道的是如何启动、重启和停止Nginx的服务。

对于Nginx的启停在linux系统中也有很多种方式，我们这里主要介绍两种方式：

  1. Nginx服务的信号控制
  2. Nginx的命令行控制

方式一:Nginx服务的信号控制

Nginx中的master和worker进程?
Nginx的工作方式?
如何获取进程的PID?
信号有哪些?
如何通过信号控制Nginx的启停等相关操作?

前面在提到Nginx的高性能，其实也和它的架构模式有关。Nginx默认采用的是多进程的方式来工作的，当将Nginx启动后，我们通过ps -ef | grep nginx命令可以查看到如下内容：

img在这里插入图片描述

从上图中可以看到,Nginx后台进程中包含一个master进程和多个worker进程，master进程主要用来管理worker进程，包含接收外界的信息，并将接收到的信号发送给各个worker进程，监控worker进程的状态，当worker进程出现异常退出后，会自动重新启动新的worker进程。而worker进程则是专门用来处理用户请求的，各个worker进程之间是平等的并且相互独立，处理请求的机会也是一样的。nginx的进程模型，我们可以通过下图来说明下：

img在这里插入图片描述

我们现在作为管理员，只需要通过给master进程发送信号就可以来控制Nginx,这个时候我们需要有两个前提条件，一个是要操作的master进程，一个是信号。

（1）要想操作Nginx的master进程，就需要获取到master进程的进程号ID。获取方式简单介绍两个，

方式一：通过ps -ef | grep nginx；

方式二：在讲解nginx的./configure的配置参数的时候，有一个参数是--pid-path=PATH默认是/usr/local/nginx/logs/nginx.pid,所以可以通过查看该文件来获取nginx的master进程ID.

ps用来获得linux中的进程信息

（2）信号


信号

作用

TERM/INT

立即关闭整个服务

QUIT

"优雅"地关闭整个服务

HUP

重读配置文件并使用服务对新配置项生效

USR1

重新打开日志文件，可以用来进行日志切割

USR2

平滑升级到最新版的nginx

WINCH

所有子进程不再接收处理新连接，相当于给work进程发送QUIT指令

如果发送QUIT信号给master进程，master进程会告诉所有的worker进程不要再去接受所有用户的新请求，把当前正在处理的请求处理完成之后直接关闭掉

调用命令为kill -signal PID

  • signal:即为信号
  • PID即为获取到的master线程ID
说白了这种就是使用linux中的进程命令去终止Nginx的运行

信号使用示例：

  1. 发送TERM/INT信号给master进程，会将Nginx服务立即关闭。
kill -TERM PID / kill -TERM `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
kill -INT PID / kill -INT `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
  1. 发送QUIT信号给master进程，master进程会控制所有的work进程不再接收新的请求，等所有请求处理完后，在把进程都关闭掉。
kill -QUIT PID / kill -TERM `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
  1. 发送HUP信号给master进程，master进程会把控制旧的work进程不再接收新的请求，等处理完请求后将旧的work进程关闭掉，然后根据nginx的配置文件重新启动新的work进程
kill -HUP PID / kill -TERM `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
  1. 发送USR1信号给master进程，告诉Nginx重新开启日志文件
kill -USR1 PID / kill -TERM `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
  1. 发送USR2信号给master进程，告诉master进程要平滑升级，这个时候，会重新开启对应的master进程和work进程，整个系统中将会有两个master进程，并且新的master进程的PID会被记录在/usr/local/nginx/logs/nginx.pid而之前的旧的master进程PID会被记录在/usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin文件中，接着再次发送QUIT信号给旧的master进程，让其处理完请求后再进行关闭
kill -USR2 PID / kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
kill -QUIT PID / kill -QUIT `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`

img在这里插入图片描述

  1. 发送WINCH信号给master进程,让master进程控制不让所有的work进程在接收新的请求了，请求处理完后关闭work进程。==注意master进程不会被关闭掉==
kill -WINCH PID /kill -WINCH`cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`

方式二:Nginx的命令行控制

此方式是通过Nginx安装目录下的sbin下的可执行文件nginx来进行Nginx状态的控制，我们可以通过nginx -h来查看都有哪些参数可以用：

img在这里插入图片描述

  • -?和-h:显示帮助信息
  • -v:打印版本号信息并退出
  • -V:打印版本号信息和配置信息并退出
  • -t:测试nginx的配置文件语法是否正确并退出
  • -T:测试nginx的配置文件语法是否正确并列出用到的配置文件信息然后退出
  • -q:在配置测试期间禁止显示非错误消息
  • -s:signal信号，后面可以跟 ：
  • stop快速关闭，类似于TERM/INT信号的作用
  • quit优雅的关闭，类似于QUIT信号的作用
  • reopen重新打开日志文件类似于USR1信号的作用
  • reload类似于HUP信号的作用
  • -p:prefix，指定Nginx的prefix路径，(默认为: /usr/local/nginx/)
  • -c:filename,指定Nginx的配置文件路径,(默认为: conf/nginx.conf)
  • -g:用来补充Nginx配置文件，向Nginx服务指定启动时应用全局的配置

Nginx服务操作的问题

经过前面的操作，我们会发现，如果想要启动、关闭或重新加载nginx配置文件，都需要先进入到nginx的安装目录的sbin目录，然后使用nginx的二级制可执行文件来操作，相对来说操作比较繁琐，这块该如何优化？另外如果我们想把Nginx设置成随着服务器启动就自动完成启动操作，又该如何来实现?这就需要用到接下来我们要讲解的两个知识点：

Nginx配置成系统服务
Nginx命令配置到系统环境

Nginx配置成系统服务

把Nginx应用服务设置成为系统服务，方便对Nginx服务的启动和停止等相关操作，具体实现步骤:

(1) 在/usr/lib/systemd/system目录下添加nginx.service,内容如下:

vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx web service
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network.target

[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStartPre=/usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=default.target

(2)添加完成后如果权限有问题需要进行权限设置

chmod 755 /usr/lib/systemd/system/nginx.service

(3)使用系统命令来操作Nginx服务

启动: systemctl start nginx
停止: systemctl stop nginx
重启: systemctl restart nginx
重新加载配置文件: systemctl reload nginx
查看nginx状态: systemctl status nginx
开机启动: systemctl enable nginx

可能会出现的问题

第一个问题就是：

nginx重启Warning: nginx.service changed on disk. Run ‘systemctl daemon-reload‘ to reload units

这种 情况下直接运行以下命令即可：

systemctl daemon-reload

还有一个问题就是，如果你当初时使用的yum安装的Nginx，那么你的nginx.service文件就要稍微修改一下：

[Unit]
Description=The nginx HTTP and reverse proxy server
After=network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/run/nginx.pid
# Nginx will fail to start if/run/nginx.pid already exists but has the wrong
# SELinux context. This might happen when running `nginx -t` from the cmdline.
# https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1268621ExecStartPre=/usr/bin/rm -f /run/nginx.pid
ExecStartPre=/usr/sbin/nginx -t
ExecStart=/usr/sbin/nginx
ExecReload=/usr/sbin/nginx -s reload
KillSignal=SIGQUIT
TimeoutStopSec=5
KillMode=process
PrivateTmp=true
Restart=always
[Install]
WantedBy=multi-user.target

Nginx命令配置到系统环境

前面我们介绍过Nginx安装目录下的二级制可执行文件nginx的很多命令，要想使用这些命令前提是需要进入sbin目录下才能使用，很不方便，如何去优化，我们可以将该二进制可执行文件加入到系统的环境变量，这样的话在任何目录都可以使用nginx对应的相关命令。具体实现步骤如下:

演示可删除

/usr/local/nginx/sbin/nginx -V
cd /usr/local/nginx/sbin  nginx -V
如何优化？？？

(1)修改/etc/profile文件

vim /etc/profile
在最后一行添加
export PATH=$PATH:/usr/local/nginx/sbin

(2)使之立即生效

source /etc/profile

(3)执行nginx命令

nginx -V
nginx入门：功能介绍、安装、配置、优化及监控
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