一文讲懂Nginx常用配置及和基本功能

1. 什么是Nginx

Nginx（发音同engine x）是一款轻量级的Web服务器、反向代理服务器和负载均衡器，由俄罗斯程序员Igor Sysoev开发。Nginx的设计目标是高性能、高并发、高可靠、低资源消耗，可以作为Web服务器、反向代理服务器和负载均衡器使用。Nginx现已成为Internet上访问量最大的网站之一，据统计，截至2023年5月份，Nginx在全球占据了39%的市场份额。

2. Nginx的基本功能

Nginx作为Web服务器，主要提供以下基本功能：

2.1 静态文件处理

Nginx可以将静态文件（例如HTML、CSS、JavaScript等）直接返回给客户端，而不需要调用后端应用服务器处理。这样可以减轻后端服务器的负担，提高系统的吞吐量。

2.2 CGI脚本支持

Nginx也支持CGI脚本的执行，当请求需要调用CGI脚本时，Nginx会将请求传递给后端的CGI进程，在CGI脚本的帮助下生成响应结果。

2.3 反向代理

Nginx可以作为反向代理服务器，将客户端的请求转发到后端应用服务器进行处理，并将处理结果返回给客户端。这样可以隐藏后端应用服务器的真实IP地址，提高系统安全性。

2.4 负载均衡

Nginx可以作为负载均衡器，将客户端的请求分摊到多台后端应用服务器上，提高系统的吞吐量和可靠性。

2.5 SSL/TLS支持

Nginx支持SSL/TLS协议，可以对客户端和服务器之间的通信进行加密和解密操作，提高系统的安全性。

3. Nginx常用配置

3.1 配置文件结构

Nginx的配置文件是文本文件，通常位于/etc/nginx/目录下。配置文件由一系列指令组成，每条指令都有自己的语法格式和作用。Nginx的配置文件结构如下：

user nginx;         # 指定运行Nginx的用户和用户组
worker_processes auto;   # 指定工作进程数量
error_log /var/log/nginx/error.log; # 指定错误日志文件路径
pid /run/nginx.pid;     # 指定PID文件路径
events {
    worker_connections 1024;   # 指定最大连接数
}
http {
    include /etc/nginx/mime.types;  # 加载mime.types文件
    default_type application/octet-stream; # 默认MIME类型
    log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                    '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                    '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; # 指定日志格式
    access_log /var/log/nginx/access.log main;  # 指定访问日志文件路径和格式
    sendfile on;      # 启用sendfile功能，加快文件传输速度
    tcp_nopush on;    # 启用TCP_NOPUSH选项，减少网络传输次数
    keepalive_timeout 65;  # keep-alive超时时间
    server {
        listen 80 default_server; # 监听端口80
        server_name localhost;    # 指定虚拟主机名称
        location / {
            root /usr/share/nginx/html; # 指定网站根目录
            index index.html;    # 默认首页文件名
        }
        error_page 404 /404.html;  # 指定404错误页面
        location /404.html {
            internal;       # 禁止外部直接访问此页面
        }
    }
}

3.2 指令详解

• user：指定Nginx运行的用户和用户组。
• worker_processes：指定工作进程数量，通常设置为CPU核心数的1-2倍。
• error_log：指定错误日志文件路径。
• pid：指定PID文件路径。
• events.worker_connections：指定最大连接数。
• http.include：加载mime.types文件。该文件中包含了多种MIME类型及其对应的文件扩展名。
• http.default_type：默认MIME类型。当客户端没有提供Accept头部或者请求的文件类型在mime.types文件中未找到时，将使用该类型作为默认类型。
• http.log_format：指定日志格式，常用选项有 $remote_addr（客户端IP地址）、$time_local（本地时间）、 $request（请求信息）、$status（响应状态码）等。
• http.access_log：指定访问日志文件路径和格式。
• http.sendfile：启用sendfile功能，加快文件传输速度。
• http.tcp_nopush：启用TCP_NOPUSH选项，减少网络传输次数。
• http.keepalive_timeout：keep-alive超时时间，用于控制客户端与服务器之间的连接保持时间。
• server.listen：监听端口。
• server.server_name：指定虚拟主机名称。
• location：根据请求URI匹配指定的操作，常用选项有root（指定网站根目录）、index（默认首页文件名）等。
• error_page：指定错误页面，常用选项有404（文件未找到）、500（服务器内部错误）等。
• location.internal：禁止外部直接访问此页面。

4. Nginx的性能优化

4.1 启用缓存

在Nginx中启用缓存可以将静态文件暂存在服务器的内存中，当客户端再次请求相同的文件时，Nginx可以直接从缓存中读取文件并返回给客户端。这样可以减少后端应用服务器的负担，提高系统的吞吐量。

4.2 使用gzip压缩

Nginx支持使用gzip对文本文件进行压缩，可以减小文件的传输大小，提高传输效率。压缩比例可通过配置控制，建议使用较高的压缩比例。

4.3 配置HTTP/2协议

Nginx支持HTTP/2协议，该协议可以在一个连接上同时传输多个请求和响应，减少了网络延迟，提高了传输效率，建议启用该协议以提升系统性能。

4.4 启用TCP_FASTOPEN选项

TCP_FASTOPEN是一种TCP扩展选项，可以减少网络延迟，据测试，启用TCP_FASTOPEN选项可以将TCP连接建立时间降低约30%左右，建议启用该选项。

4.5 调整文件描述符限制

在高并发场景中，Nginx需要打开大量的文件描述符来处理请求，因此建议调整系统文件描述符限制。可以通过修改/etc/security/limits.conf文件或/etc/sysctl.conf文件来实现。

5. 总结

本文介绍了Nginx的基本功能和常用配置，包括静态文件处理、CGI脚本支持、反向代理、负载均衡、SSL/TLS支持等。同时，对Nginx的性能优化进行了详细的讲解，包括启用缓存、使用gzip压缩、配置HTTP/2协议、启用TCP_FASTOPEN选项和调整文件描述符限制等。通过学习本文，读者可以了解Nginx的常用功能和优化方法，为实际应用场景提供参考。