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Nginx 入门及命令行操作

Nginx 介绍

Nginx 是一个高性能的 Web 服务器,从 2001 年发展至今,由于 Nginx 对硬件和操作系统内核特性的深度挖掘,使得在保持高并发的同时还能够保持高吞吐量。Nginx 还采用了模块设计,有大量的第三方模块可以扩展 Nginx 的功能,因此 Nginx 的场景非常丰富,同时 Nginx 采用的是 BSD 许可证,赋予了 Nginx 最大的灵活性。简单来说,Nginx 具有以下几个优点:

  • 高并发,高性能
  • 可扩展性好
  • 高可靠,一年之中停机时间可能只有几秒
  • 热部署,可以不重启升级
  • 灵活性高,采用BSD 许可证

BSD开源协议是一个给予使用者者很大自由的协议。基本上使用者可以“为所欲为”,可以自由的使用,修改源代码,也可以将修改后的代码作为开源或者专有软件再发布。

截止 2019 年 9 月份,Nginx 的市场份额已经达到了 33%,且还在持续增长,稳居市场头把交椅。

背景

Nginx 出现的背景是由于互联网的快速普及导致数据量的快速增长,同时催生出了海量的连接。传统的 Apache 等服务器采用的是单进程模型,这意味着,每处理一个请求就会创建一个进程,这不但存在进程创建的开销,而且进程之间相互切换产生的上下文开销也非常耗费 CPU 资源,导致这种传统的服务器在面对成千上万的并发连接时,性能非常低下,而这是快速发展的互联网所不能够忍受的。

在这种背景下,Nginx 采用的是进程池和 epoll 处理模型,这二者加起来使得 Nginx 的性能非常优异,一台 32 核的机器上可以支撑数千万的并发连接。

Nginx 有一个 master 进程和若干个 worker 进程,master 进程是用来管理 worker 进程的,worker 进程负责处理具体的请求,worker 进程是 master 进程的子进程。

Nginx 的版本

介绍完 Nginx 的背景,我们就该说说 Nginx 的版本了。目前 Nginx 有三个主要的产品:

  • 官方 Nginx。包含开源版(nginx.org)和商业版(nginx.com)
  • 阿里巴巴的 Tengine。Tengine 是由淘宝网发起的 Web 服务器项目,目前已经开源
  • OpenResty。OpenResty 通过 Lua 对 Nginx 进行扩展,使得扩展 Nginx 模块变得异常轻松

针对我们日常学习来说,选择官方开源版的 Nginx 以及 OpenResty 就可以了。

编译 Nginx 和 OpenResty

在 Linux 上,当然可以使用 yum、apt-get 等软件包管理工具来下载 Nginx,但是 Nginx 的很多模块并不是默认开启的,第三方模块很多也并不包含,所以,如果想要开启内置的模块或编译第三方模块,还是需要编译 Nginx。

下载 Nginx 源代码

在 http://nginx.org/en/download.html 里面可以直接下载 Nginx 源代码。包含以下目录:

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nginx-1.17.8
├── CHANGES # 每个版本提供的特性和 bugfix
├── CHANGES.ru # 俄罗斯版本的 CHANGES 文件
├── LICENSE
├── Makefile
├── README
├── auto # 自动检测系统环境以及编译相关的脚本,辅助 config 脚本执行的时候去判定 nginx 支持哪些模块,当前操作系统有什么样的特性可以供给 nginx 使用
├── conf # 示例文件,方便运维配置,会把 conf 示例文件拷贝到安装目录
├── configure # 命令脚本,用来生成中间文件,执行编译前的一个必备动作
├── contrib # 提供了两个 pl 脚本和 vim 工具
├── html # 一个 500 错误的默认页面,另一个是默认的 index 页面
├── man # nginx 对 Linux 的帮助文件,man ./nginx.8
└── src # nginx 源代码

配置 Vim

如果 Vim 没有开启语法高亮的话,最好开启一下

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cp -r contrib/vim/* ~/.vim
# mac 下需要在家目录下新建 .vimrc 文件并配置
syntax on

编译 Nginx

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./configure --help # --help 命令可以查看配置脚本支持哪些参数

第一类配置参数

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--prefix=PATH                      set installation prefix # 指定这个路径就可以了,其他文件会在 prefix 目录下建立相应的文件夹
--sbin-path=PATH set nginx binary pathname
--modules-path=PATH set modules path
--conf-path=PATH set nginx.conf pathname
--error-log-path=PATH set error log pathname
--pid-path=PATH set nginx.pid pathname
--lock-path=PATH set nginx.lock pathname

第二类配置参数

可以配置使用或不使用哪些模块,前缀通常是 with 和 with out,需要加 with 参数的通常是不会被 Nginx 默认编译的,without 则是会移出编译。

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--with-http_ssl_module             enable ngx_http_ssl_module
--with-http_v2_module enable ngx_http_v2_module
--with-http_realip_module enable ngx_http_realip_module
...

--without-http_charset_module disable ngx_http_charset_module
--without-http_gzip_module disable ngx_http_gzip_module
--without-http_ssi_module disable ngx_http_ssi_module
...

开始编译

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# 1. 使用默认参数,指定编译安装目录
./configure --prefix=/Users/mtdp/myproject/nginx/nginx
# 编译完成后生成 objs 文件夹中间文件
➜ objs ll
total 176
-rw-r--r-- 1 mtdp staff 40K 3 3 07:23 Makefile
-rw-r--r-- 1 mtdp staff 25K 3 3 07:23 autoconf.err
-rw-r--r-- 1 mtdp staff 5.4K 3 3 07:23 ngx_auto_config.h
-rw-r--r-- 1 mtdp staff 531B 3 3 07:23 ngx_auto_headers.h
-rw-r--r-- 1 mtdp staff 5.7K 3 3 07:23 ngx_modules.c # ngx_modules.c 决定了接下来的编译会生成哪些模块
drwxr-xr-x 9 mtdp staff 288B 3 3 07:23 src
2. # 编译
make # 生成了大量的中间文件。如果是版本升级,就不能直接 makeinstall,需要将 obj 拷贝到安装目录。如果生成了动态模块,编译后也会放在 objs 目录下
3. # 安装
make install
➜ nginx ll # 安装完成后生成以下文件夹
total 0
drwxr-xr-x 17 mtdp staff 544B 3 3 07:29 conf # 从 Nginx 源码目录拷贝的
drwxr-xr-x@ 4 mtdp staff 128B 3 3 07:29 html # 从 Nginx 源码目录拷贝的
drwxr-xr-x 2 mtdp staff 64B 3 3 07:29 logs # 日志文件目录,包括 access log 和 error log
drwxr-xr-x 3 mtdp staff 96B 3 3 07:29 sbin # Nginx 二进制文件目录

编译 OpenResty

OpenResty 的编译安装步骤与 Nginx 基本一致

在 https://openresty.org/en/download.html 中下载 OpenResty 的源代码,然后按照 Nginx 的编译步骤执行即可。

Nginx 配置文件

配置规则

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events {
worker_connections 1024;
}

http {
#incloud mime.types;
#default_type application/octet-stream;
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/geek.access.log main;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
#keepalive_timeout 0;
keepalive_timeout 65;

gzip on;
gzip_min_length 1;
gzip_comp_level 2;
gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml text/javascript application/x-httpd-php image/jpeg image/gif image/png multipart/form-data;
server {
listen 8080;
server_name 127.0.0.1;
#charset koi8-r;
access_log logs/geek.access.log main;
location /lua {
default_type text/html;
content_by_lua '
ngx.say("User-Agent: ", ngx.req.get_headers()["User-Agent"])
';
}
}
#error_page 404 /404.html;

}

如上所示,是一个非典型的 Nginx 配置文件,Nginx 的配置文件语法遵循以下规则:

  • 配置文件由指令与指令块构成
  • 每条指令以 ; 结尾,指令与指令的参数之间以空格符号分割
  • 指令块以 {} 将多条指令组织在一起
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events { # 指令块
worker_connections 1024; # 指令
}
  • include 语句允许组合多个配置文件,以提升可维护性
  • 使用 # 添加注释
  • 使用 $ 符号添加变量
  • 部分指令的参数支持正则表达式

配置参数

时间单位

  • ms:毫秒
  • s:秒
  • m:分钟
  • h:小时
  • d:天
  • M:月 = 30 天
  • y:年 = 365 天

空间单位

  • bytes
  • k/K:kilobytes
  • m/M:megabytes
  • g/G:gigabytes

HTTP 配置的指令块

  • http:表示由 http 模块来处理请求
  • upstream:表示上游服务器地址
  • server:表示站点地址
  • location:表示 URL

这些指令块在接下来都会遇到。

Nginx 命令行

在刚刚编译完成的 Nginx 目录下,有一个 sbin 目录,就是用来存放 Nginx 的二进制文件的

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➜  sbin ll
total 1712
-rwxr-xr-x 1 mtdp staff 854K 3 3 07:29 nginx

Nginx 启动时,有一系列的命令行参数可以指定,下面分别介绍一下。

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./nginx
-h/-? # 打开帮助
-c # 使用指定的配置文件,而不是默认的 conf 文件夹下的配置文件
-g # 指定配置命令,覆盖掉配置文件中的指令
-p # 指定运行目录
-s # 发送信号 stop 立刻停止服务;quit 优雅的停止服务;reload 重载配置文件;reopen 重新开始记录日志文件
-t/-T # 测试配置文件是否有语法错误
-v/-V # 打印 nginx 的版本信息、编译信息等

热部署

当配置文件发生变更时,需要重载配置文件:

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nginx -s reload

但想要更换 nginx 版本时,就需要采用热部署的方式:

  1. 查看现有 master 进程的 pid。可以看出来,worker 进程是 master 进程的子进程

  1. 编译 Nginx
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./configure --prefix=/Users/mtdp/myproject/nginx/test_nginx --with-http_sub_module --with-http_addition_module --with-http_realip_module
make
  1. 拷贝新的二进制文件到安装目录
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cp /Users/mtdp/myproject/nginx/nginx-1.17.8/objs /Users/mtdp/myproject/nginx/test_nginx/sbin
  1. 然后 kill 发送信号给现有的 master 进程
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# master 进程 pid 为 83308
kill -USR2 61333

查看 Nginx 进程。可以发现,新的 master 进程也是基于老的 master 进程 fork 出来的

  1. 关闭老的 master 进程下的 worker 进程。这个时候会发现,基于 61333 这个 master 的 worker 进程已经退出了
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# 优雅的关闭老的 master 所有的 worker 进程,执行后,老的 master 并不会退出但是 worker 已经没了,防止新进程有问题,还可以通过 reload 来回滚
kill -WINCH 61333

  1. 如果没有问题,那么就执行退出老的 master 进程,这个时候再查看,老的 master 进程已经不存在了
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# 优雅的退出 master
kill -quit 61333

日志切割

一条命令即可实现日志切割:

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nginx -s reopen  # 会重新生成日志文件