Nginx

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## 概述

Nginx (发音为 "engine-x") 是一个高性能的 **开源 Web 服务器**。同时，它也可用作**反向代理**、**负载均衡器**、**邮件代理** 和 **HTTP 缓存**。

由俄罗斯程序员伊戈尔·赛索耶夫为解决著名的 **C10K 问题**（即单机同时处理一万个连接的问题）而开发，并于2004年首次公开发布。

Nginx 以其**高并发性能、低内存占用、高稳定性和丰富的功能集**而闻名，如今已成为全球最流行的 Web 服务器之一（据 Netcraft 统计，2024 年全球约 35%  的活跃网站使用 Nginx）。

官网地址：https://nginx.org

官方文档地址：https://docs.nginx.com

## 特点

**事件驱动、异步架构**：

- 与传统的 Apache 等使用多进程或多线程（一个连接对应一个进程/线程）的服务器不同，Nginx 使用一个单一的**主进程**和多个**工作进程**的模型。
- 工作进程使用**非阻塞、事件驱动**的机制来处理多个连接。这使得它在处理高并发连接时，内存和 CPU 占用率极低，效率远超传统架构。

**高性能、高并发**：专为优化高并发连接而设计，能够在单台服务器上轻松处理数万个并发连接，是构建高性能网站的首选。

**低内存消耗**：其高效的事件驱动模型意味着即使在高负载下，它也能保持极少的内存消耗。

**高扩展性**：基于模块化的设计。核心功能由官方模块提供，用户还可以通过第三方模块来扩展其功能。

**高可靠性与稳定性**：以长时间稳定运行而著称，即使在重负载下也能平稳工作，通常无需重启。

**跨平台兼容性**：支持 Linux、Windows、FreeBSD 等主流操作系统，在 Linux 环境下性能最优（充分利用 epoll IO 多路复用）。

## 核心功能

**静态内容服务：**高效地提供 HTML、CSS、JavaScript、图像等静态文件。这是其最基本也是最擅长的功能。

**反向代理：**

- 作为中间代理服务器，接收客户端请求，并将其转发到后端的一台或多台服务器（如 Node.js, Tomcat, Gunicorn 等），然后将响应返回给客户端。
- 好处：隐藏后端服务器信息、实现负载均衡、提高安全性。

**负载均衡：**

- 作为反向代理的一部分，Nginx 可以将流量分发到多个后端服务器，以避免任何单一服务器过载。
- 支持算法：轮询、加权轮询、最少连接、IP Hash 等。

**SSL/TLS 终止：**

- 可以处理 HTTPS 连接的加密和解密工作。客户端与 Nginx 建立安全的 HTTPS 连接，而 Nginx 可以以普通的 HTTP 协议与后端服务器通信，从而减轻后端服务器的计算压力。

**HTTP 缓存：**

- 可以缓存后端服务器的响应。对于相同的请求，Nginx 可以直接从缓存中返回内容，极大减轻后端压力并加速响应速度。

**压缩：**

- 使用 Gzip 等方法压缩响应数据，减少网络传输时间。

**虚拟主机：**

- 基于域名或 IP，在单一服务器上配置和运行多个网站。

**访问控制与安全：**

- 支持基于 IP 的访问限制、HTTP 基本身份验证、限制请求速率（防 DDoS）等功能。

## 适用场景

Nginx 的灵活性使其适用于从个人博客到大型分布式系统的各类场景：

**静态网站托管**：个人博客、企业官网、前端单页应用（Vue/React 打包产物）等，直接通过 Nginx 提供服务，无需后端参与。

**反向代理与负载均衡**：微服务架构中作为入口网关，转发请求到各业务服务；高并发系统（如电商、社交平台）中分发流量到多台应用服务器。

**API 网关前置**：在专业 API 网关（如 Spring Cloud Gateway）前作为 "前置层"，处理静态资源、HTTPS 终结、基础限流，减轻 API 网关压力。

**CDN 节点**：作为 CDN（内容分发网络）的边缘节点，缓存静态资源并向用户就近提供服务（如 Cloudflare 部分节点基于 Nginx 改造）。

**高并发场景**：秒杀活动、直播平台、API 服务等需要支撑数万级并发的场景，依赖 Nginx 的高性能特性。

##  优劣势

| 优势                                | 劣势                                         |
| ----------------------------------- | -------------------------------------------- |
| 高并发支持（万级 + 并发连接）       | 配置语法特殊（非类 C 语法），初学者需适应    |
| 资源消耗低（内存 / CPU 利用率优）   | 动态模块支持有限（部分模块需重新编译）       |
| 热部署能力（无中断更新配置 / 程序） | 复杂功能（如高级缓存策略）配置较繁琐         |
| 模块化设计，可按需扩展              | Windows 环境下性能弱于 Linux（不支持 epoll） |
| 社区活跃，文档丰富，生态成熟        | 对动态内容（如 PHP）的原生支持需依赖 FastCGI |

## 目录结构

Nginx 的目录结构在不同操作系统（如 Linux、Windows）上略有差异，**以 Linux 系统（如 Ubuntu/Debian）为例**，其目录结构遵循 FHS（Filesystem Hierarchy Standard）规范，核心目录和文件的功能清晰且模块化。

Nginx 的主要目录集中在 /etc/nginx（配置文件）、/var/log/nginx（日志）、/usr/sbin（执行程序）等路径，整体结构如下：。

```text
/etc/nginx/                  # 主配置目录（核心）
├── nginx.conf               # 主配置文件（全局设置）
├── sites-available/         # 所有可用的站点配置（存放未启用或备用的站点）
│   └── default              # 默认站点配置（安装后自带）
├── sites-enabled/           # 已启用的站点配置（通过软链接指向sites-available中的文件）
├── conf.d/                  # 额外的配置片段（可被主配置引用，通常用于自定义server块）
├── snippets/                # 可复用的配置片段（如SSL通用配置、限流规则）
├── modules-available/       # 可用的模块（Nginx 1.9.11+支持动态模块）
└── modules-enabled/         # 已启用的模块（软链接指向modules-available）

/var/log/nginx/              # 日志目录
├── access.log               # 访问日志（记录客户端请求信息：IP、URL、响应时间等）
└── error.log                # 错误日志（记录Nginx运行错误：配置错误、连接失败等）

/usr/sbin/nginx              # Nginx主程序（可执行文件）
/usr/share/nginx/            # 静态资源和文档目录
└── html/                    # 默认静态文件目录（存放欢迎页index.html、错误页50x.html）

/var/cache/nginx/            # 缓存目录（如proxy_cache、fastcgi_cache的缓存文件）
/var/run/nginx.pid           # PID文件（存放Nginx主进程ID，用于进程管理）
```

**日志目录**：存放 Nginx 的运行日志，是排查问题的核心依据。

access.log：记录所有客户端请求信息，包括客户端 IP、请求时间、请求 URL、响应状态码（如 200/404）、响应大小、用户代理（浏览器标识）等。

```txt
192.168.1.1 - - [12/Sep/2025:10:00:00 +0800] "GET /index.html HTTP/1.1" 200 1234 "https://example.com" "Mozilla/5.0..."
```

error.log：记录 Nginx 运行中的错误（如配置错误、文件不存在、后端服务连接失败等），包含错误级别（info/warn/error/crit）。

```txt
2025/09/12 10:05:00 [error] 1234#1234: *5 open() "/var/www/html/missing.html" failed (2: No such file or directory), client: 192.168.1.1, server: example.com, request: "GET /missing.html HTTP/1.1", host: "example.com"
```

## nginx.conf

**nginx.conf**：主配置文件，Nginx 服务启动时读取的第一个文件，包含 Nginx 的核心参数，如进程数、连接数、日志格式、模块引用等并通过 include 指令组织其他配置文件。

语法规则：

- 指令以分号 ; 结尾。
- 指令和参数之间用空格分隔。
- 使用 #{ } 来组织并创建一个新的配置上下文。
- 使用 # 进行注释。

上下文层次：
```nginx
# 全局上下文 (最外层)
directive;

events { # events上下文
    directive;
}

http { # http上下文
    directive;

server { # Server上下文 (虚拟主机)
        directive;

location / { # Location上下文 (URI匹配)
            directive;
        }
    }
}

mail { # mail上下文 (邮件代理)
    directive;
}
```

指令会从外层上下文**继承**到内层上下文，但内层上下文可以覆盖外层的指令。

示例：

```nginx
# 第一部分：全局上下文 (Main Context)
# 这里的指令影响整个Nginx服务器。
user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;
include /etc/nginx/modules-enabled/*.conf;

# 第二部分：Events 上下文
# 配置影响Nginx如何处理连接的参数。
events {
    worker_connections 768;
    # multi_accept on;
}

# 第三部分：Http 上下文
# 这是配置HTTP服务器所有方面的核心上下文。它可以嵌套多个Server和Location上下文。
http {

##
    # 基础设置
    ##
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    types_hash_max_size 2048;
    # server_tokens off;

# server_names_hash_bucket_size 64;
    # server_name_in_redirect off;

include /etc/nginx/mime.types;
    default_type application/octet-stream;

##
    # SSL 设置
    ##
    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3; # Dropping SSLv3, ref: POODLE
    ssl_prefer_server_ciphers on;

##
    # 日志格式设置
    ##
    access_log /var/log/nginx/access.log;
    error_log /var/log/nginx/error.log;

##
    # Gzip 压缩设置
    ##
    gzip on;

# gzip_vary on;
    # gzip_proxied any;
    # gzip_comp_level 6;
    # gzip_buffers 16 8k;
    # gzip_http_version 1.1;
    # gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

##
    # 虚拟主机配置
    # 通过include指令引入其他配置文件，这是模块化配置的关键！
    ##
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
    include /etc/nginx/sites-enabled/*; # 这行引入了我们定义的网站配置！
}
```

**1. 全局上下文 (Main Context)：**

- user www-data;
  - 定义 Nginx **工作进程** 的运行用户和组。www-data 是 Ubuntu 上 web 服务的标准用户，权限较低，有利于安全。
- worker_processes auto;
  - 定义 Nginx 使用的**工作进程**数量。
  - auto 表示自动设置为与 CPU 核心数相同。这是性能调优的关键设置。
- pid /run/nginx.pid;
  - 指定存储 Nginx **主进程** ID 的文件路径。系统工具（如 systemctl）通过这个文件来管理服务。
- include /etc/nginx/modules-enabled/*.conf;
  - 动态加载在 modules-enabled 目录中启用的模块配置文件。

**2. Events 上下文：**

- worker_connections 768;
  - **每个工作进程**能够同时处理的**最大连接数**。
  - **最大总连接数** = worker_processes * worker_connections。本例中，如果是 4 核 CPU，最大并发连接数约为 4 * 768 = 3072。
- multi_accept on;（注释状态）
  - 如果启用，一个工作进程可以同时接受所有的新连接。否则，一次只接受一个新连接。

**3. Http 上下文**

- sendfile on;：启用高效的文件传输模式，减少在用户空间和内核空间之间的上下文切换，提升静态文件服务性能。
- tcp_nopush on;：与 sendfile on 配合使用。它会在一个数据包中发送响应头和数据，减少网络数据包的数量。
- tcp_nodelay on;：禁用 Nagle 算法，允许立即发送小数据包，对于实时应用很有用。
- keepalive_timeout 65;：保持连接的超时时间（秒）。客户端在这个时间内可以复用同一个连接发送后续请求，减少 TCP 握手开销。
- include /etc/nginx/mime.types;：引入一个文件，该文件定义了文件扩展名到 MIME 类型（如 text/html, image/jpeg）的映射。这样 Nginx 才知道如何设置 Content-Type 响应头。
- default_type application/octet-stream;：如果文件无法匹配任何 MIME 类型，则使用此默认类型（即作为二进制流下载）。
- access_log /var/log/nginx/access.log;：定义默认的访问日志路径和格式（如果没有在 server 块中重新定义）。
- error_log /var/log/nginx/error.log;：定义错误日志的路径和级别。
- gzip on;：启用 Gzip 压缩，压缩文本类资源（HTML, CSS, JS, XML等），显著减少传输数据大小。
- 其他被注释的 gzip_* 指令允许进行更精细的压缩控制（如压缩级别、压缩类型）。
- include /etc/nginx/conf.d/*.conf;：包含 conf.d 目录下的所有 .conf 文件。通常用于不属于虚拟主机的全局 HTTP 配置片段。
- include /etc/nginx/sites-enabled/*;：**包含所有已启用的虚拟主机（网站）配置**。这是我们自定义网站配置的地方。这些文件通常是符号链接，指向 /etc/nginx/sites-available/ 目录中的实际文件。

## 安装

本次实验，操作系统为：Ubuntu。

1、更新软件源列表并进行安装。

```bash
apt update
apt install nginx -y
```

2、检查 Nginx 服务状态。

```bash
root@test-VMware-Virtual-Platform:/home/test# systemctl status nginx
● nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; preset: enabled)
     Active: active (running) since Fri 2025-09-12 15:48:24 CST; 3min 25s ago
       Docs: man:nginx(8)
    Process: 14754 ExecStartPre=/usr/sbin/nginx -t -q -g daemon on; master_process on; (code=exited, status=0/SUCCESS)
    Process: 14756 ExecStart=/usr/sbin/nginx -g daemon on; master_process on; (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 14788 (nginx)
      Tasks: 5 (limit: 4540)
     Memory: 3.7M (peak: 8.5M)
        CPU: 29ms
     CGroup: /system.slice/nginx.service
             ├─14788 "nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_process on;"
             ├─14790 "nginx: worker process"
             ├─14791 "nginx: worker process"
             ├─14792 "nginx: worker process"
             └─14793 "nginx: worker process"

9月 12 15:48:24 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: Starting nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server...
9月 12 15:48:24 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: Started nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server.

```

如果服务没有自动启动，请启动它：

```bash
systemctl start nginx
```

设置 Nginx 开机自启：
```bash
systemctl enable nginx
```

3、使用浏览器访问当前实验机器的IP地址即可。

![image-20250912155457112](https://oss.maolin101.com/image-20250912155457112.png-101.webp)

4、网站页面的源文件默认位于/var/www/html。

```bash
root@test-VMware-Virtual-Platform:/var/www/html# ll
总计 12
drwxr-xr-x 2 root root 4096  9月 12 15:48 ./
drwxr-xr-x 3 root root 4096  9月 12 15:48 ../
-rw-r--r-- 1 root root  615  9月 12 15:48 index.nginx-debian.html
root@test-VMware-Virtual-Platform:/var/www/html# cat index.nginx-debian.html 
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

```

5、配置文件。

```bash
root@test-VMware-Virtual-Platform:/var/www/html# cd /etc/nginx/
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx# ll ./
总计 84
drwxr-xr-x   8 root root  4096  9月 12 15:48 ./
drwxr-xr-x 141 root root 12288  9月 12 15:48 ../
drwxr-xr-x   2 root root  4096  8月 22 20:45 conf.d/
-rw-r--r--   1 root root  1125 12月  1  2023 fastcgi.conf
-rw-r--r--   1 root root  1055 12月  1  2023 fastcgi_params
-rw-r--r--   1 root root  2837 12月  1  2023 koi-utf
-rw-r--r--   1 root root  2223 12月  1  2023 koi-win
-rw-r--r--   1 root root  5465 12月  1  2023 mime.types
drwxr-xr-x   2 root root  4096  8月 22 20:45 modules-available/
drwxr-xr-x   2 root root  4096  8月 22 20:45 modules-enabled/
-rw-r--r--   1 root root  1446 12月  1  2023 nginx.conf
-rw-r--r--   1 root root   180 12月  1  2023 proxy_params
-rw-r--r--   1 root root   636 12月  1  2023 scgi_params
drwxr-xr-x   2 root root  4096  9月 12 15:48 sites-available/
drwxr-xr-x   2 root root  4096  9月 12 15:48 sites-enabled/
drwxr-xr-x   2 root root  4096  9月 12 15:48 snippets/
-rw-r--r--   1 root root   664 12月  1  2023 uwsgi_params
-rw-r--r--   1 root root  3071 12月  1  2023 win-utf
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx#

```

初始化的nginx.conf配置文件：
```bash
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx# cat nginx.conf 
user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;
error_log /var/log/nginx/error.log;
include /etc/nginx/modules-enabled/*.conf;

events {
	worker_connections 768;
	# multi_accept on;
}

http {

##
	# Basic Settings
	##

sendfile on;
	tcp_nopush on;
	types_hash_max_size 2048;
	# server_tokens off;

# server_names_hash_bucket_size 64;
	# server_name_in_redirect off;

include /etc/nginx/mime.types;
	default_type application/octet-stream;

##
	# SSL Settings
	##

ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3; # Dropping SSLv3, ref: POODLE
	ssl_prefer_server_ciphers on;

##
	# Logging Settings
	##

access_log /var/log/nginx/access.log;

##
	# Gzip Settings
	##

gzip on;

# gzip_vary on;
	# gzip_proxied any;
	# gzip_comp_level 6;
	# gzip_buffers 16 8k;
	# gzip_http_version 1.1;
	# gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

##
	# Virtual Host Configs
	##

include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
	include /etc/nginx/sites-enabled/*;
}

#mail {
#	# See sample authentication script at:
#	# http://wiki.nginx.org/ImapAuthenticateWithApachePhpScript
#
#	# auth_http localhost/auth.php;
#	# pop3_capabilities "TOP" "USER";
#	# imap_capabilities "IMAP4rev1" "UIDPLUS";
#
#	server {
#		listen     localhost:110;
#		protocol   pop3;
#		proxy      on;
#	}
#
#	server {
#		listen     localhost:143;
#		protocol   imap;
#		proxy      on;
#	}
#}
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx# 
```

## 卸载

1、首先停止该服务。

```bash
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx# systemctl stop nginx
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx# systemctl status nginx
○ nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; preset: enabled)
     Active: inactive (dead) since Fri 2025-09-12 15:59:47 CST; 25s ago
   Duration: 11min 23.405s
       Docs: man:nginx(8)
    Process: 14754 ExecStartPre=/usr/sbin/nginx -t -q -g daemon on; master_process on; (code=exited, status=0/SUCCESS)
    Process: 14756 ExecStart=/usr/sbin/nginx -g daemon on; master_process on; (code=exited, status=0/SUCCESS)
    Process: 14905 ExecStop=/sbin/start-stop-daemon --quiet --stop --retry QUIT/5 --pidfile /run/nginx.pid (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 14788 (code=exited, status=0/SUCCESS)
        CPU: 35ms

9月 12 15:48:24 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: Starting nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server...
9月 12 15:48:24 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: Started nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server.
9月 12 15:59:47 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: Stopping nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server...
9月 12 15:59:47 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: nginx.service: Deactivated successfully.
9月 12 15:59:47 test-VMware-Virtual-Platform systemd[1]: Stopped nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server.
root@test-VMware-Virtual-Platform:/etc/nginx#

```

2、使用 apt purge 命令。与 apt remove 不同，purge 会**同时删除软件包及其配置文件**。

```bash
sudo apt purge nginx nginx-common nginx-core -y
```

- nginx: 主软件包
- nginx-common: 包含一些共享文件和配置
- nginx-core: Nginx 的核心二进制文件

3、删除残留的目录和文件，即使使用 purge，一些运行时创建的数据和日志文件可能仍然存在。手动删除它们以进行彻底清理：

```bash
# 删除网站文件（如果确定不需要了）
sudo rm -rf /var/www/html

# 删除日志文件
sudo rm -rf /var/log/nginx

# 删除残留的配置和缓存文件（通常 purge 会处理，但确保一下）
sudo rm -rf /etc/nginx
sudo rm -rf /var/lib/nginx
sudo rm -rf /var/cache/nginx
```

4、清除未使用的依赖包。

```bash
apt autoremove
```

5、检查 Nginx 是否已完全移除。

```bash
#检查进程,应该只有 grep 进程本身，没有 nginx 主进程或工作进程。
ps aux | grep nginx

#检查软件包状态
dpkg -l | grep nginx

# 检查端口
netstat -tulpn | grep :80
```