前端開發(fā)者必備的Nginx知識(shí)
nginx在應(yīng)用程序中的作用
- 解決跨域
- 請(qǐng)求過濾
- 配置gzip
- 負(fù)載均衡
- 靜態(tài)資源服務(wù)器
nginx是一個(gè)高性能的HTTP和反向代理服務(wù)器，也是一個(gè)通用的TCP/UDP代理服務(wù)器，最初由俄羅斯人Igor Sysoev編寫。
nginx現(xiàn)在幾乎是眾多大型網(wǎng)站的必用技術(shù)，大多數(shù)情況下，我們不需要親自去配置它，但是了解它在應(yīng)用程序中所擔(dān)任的角色，以及如何解決這些問題是非常必要的。
下面我將從nginx在企業(yè)中的真實(shí)應(yīng)用來解釋nginx在應(yīng)用程序中起到的作用。
為了便于理解，首先先來了解一下一些基礎(chǔ)知識(shí)，nginx是一個(gè)高性能的反向代理服務(wù)器那么什么是反向代理呢？
正向代理與反向代理
代理是在服務(wù)器和客戶端之間假設(shè)的一層服務(wù)器，代理將接收客戶端的請(qǐng)求并將它轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，然后將服務(wù)端的響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端。
不管是正向代理還是反向代理，實(shí)現(xiàn)的都是上面的功能。
正向代理
正向代理，意思是一個(gè)位于客戶端和原始服務(wù)器(origin server)之間的服務(wù)器，為了從原始服務(wù)器取得內(nèi)容，客戶端向代理發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求并指定目標(biāo)(原始服務(wù)器)，然后代理向原始服務(wù)器轉(zhuǎn)交請(qǐng)求并將獲得的內(nèi)容返回給客戶端。
正向代理是為我們服務(wù)的，即為客戶端服務(wù)的，客戶端可以根據(jù)正向代理訪問到它本身無法訪問到的服務(wù)器資源。
正向代理對(duì)我們是透明的，對(duì)服務(wù)端是非透明的，即服務(wù)端并不知道自己收到的是來自代理的訪問還是來自真實(shí)客戶端的訪問。
反向代理
反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務(wù)器來接受internet上的連接請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請(qǐng)求連接的客戶端，此時(shí)代理服務(wù)器對(duì)外就表現(xiàn)為一個(gè)反向代理服務(wù)器。
反向代理是為服務(wù)端服務(wù)的，反向代理可以幫助服務(wù)器接收來自客戶端的請(qǐng)求，幫助服務(wù)器做請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)載均衡等。
反向代理對(duì)服務(wù)端是透明的，對(duì)我們是非透明的，即我們并不知道自己訪問的是代理服務(wù)器，而服務(wù)器知道反向代理在為他服務(wù)。
基本配置
配置結(jié)構(gòu)
下面是一個(gè)nginx配置文件的基本結(jié)構(gòu)：
- events {
- }
- http
- {
- server
- {
- location path
- {
- ...
- }
- location path
- {
- ...
- }
- }
- server
- {
- ...
- }
- }
- main:nginx的全局配置，對(duì)全局生效。
- events:配置影響nginx服務(wù)器或與用戶的網(wǎng)絡(luò)連接。
- http：可以嵌套多個(gè)server，配置代理，緩存，日志定義等絕大多數(shù)功能和第三方模塊的配置。
- server：配置虛擬主機(jī)的相關(guān)參數(shù)，一個(gè)http中可以有多個(gè)server。
- location：配置請(qǐng)求的路由，以及各種頁面的處理情況。
- upstream：配置后端服務(wù)器具體地址，負(fù)載均衡配置不可或缺的部分。
內(nèi)置變量
下面是nginx一些配置中常用的內(nèi)置全局變量，你可以在配置的任何位置使用它們。
- | 變量名 | 功能 |
- | ------ | ------ |
- | $host| 請(qǐng)求信息中的Host，如果請(qǐng)求中沒有Host行，則等于設(shè)置的服務(wù)器名 |
- | $request_method | 客戶端請(qǐng)求類型，如GET、POST
- | $remote_addr | 客戶端的IP地址 |
- |$args | 請(qǐng)求中的參數(shù) |
- |$content_length| 請(qǐng)求頭中的Content-length字段 |
- |$http_user_agent | 客戶端agent信息 |
- |$http_cookie | 客戶端cookie信息 |
- |$remote_addr | 客戶端的IP地址 |
- |$remote_port | 客戶端的端口 |
- |$server_protocol | 請(qǐng)求使用的協(xié)議，如HTTP/1.0、·HTTP/1.1` |
- |$server_addr | 服務(wù)器地址 |
- |$server_name| 服務(wù)器名稱|
- |$server_port|服務(wù)器的端口號(hào)|
解決跨域
先追本溯源以下，跨域究竟是怎么回事。
跨域的定義
同源策略限制了從同一個(gè)源加載的文檔或腳本如何與來自另一個(gè)源的資源進(jìn)行交互。這是一個(gè)用于隔離潛在惡意文件的重要安全機(jī)制。通常不允許不同源間的讀操作。
同源的定義
如果兩個(gè)頁面的協(xié)議，端口（如果有指定）和域名都相同，則兩個(gè)頁面具有相同的源。
nginx解決跨域的原理
例如：
- 前端server的域名為：fe.server.com
- 后端服務(wù)的域名為：dev.server.com
現(xiàn)在我在fe.server.com對(duì)dev.server.com發(fā)起請(qǐng)求一定會(huì)出現(xiàn)跨域。
現(xiàn)在我們只需要啟動(dòng)一個(gè)nginx服務(wù)器，將server_name設(shè)置為fe.server.com,然后設(shè)置相應(yīng)的location以攔截前端需要跨域的請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求代理回dev.server.com。如下面的配置：
- server {
- listen 80;
- server_name fe.server.com;
- location / {
- proxy_pass dev.server.com;
- }
- }
這樣可以巧妙繞過瀏覽器的同源策略：fe.server.com訪問nginx的fe.server.com屬于同源訪問，而nginx對(duì)服務(wù)端轉(zhuǎn)發(fā)的請(qǐng)求不會(huì)觸發(fā)瀏覽器的同源策略。
請(qǐng)求過濾
根據(jù)狀態(tài)碼過濾
- error_page 500 501 502 503 504 506 /50x.html;
- location = /50x.html {
- #將跟路徑改編為存放html的路徑。
- root /root/static/html;
- }
根據(jù)URL名稱過濾，精準(zhǔn)匹配URL，不匹配的URL全部重定向到主頁。
- location / {
- rewrite ^.*$ /index.html redirect;
- }
根據(jù)請(qǐng)求類型過濾。
- if ( $request_method !~ ^(GET|POST|HEAD)$ ) {
- return 403;
- }
配置gzip
GZIP是規(guī)定的三種標(biāo)準(zhǔn)HTTP壓縮格式之一。目前絕大多數(shù)的網(wǎng)站都在使用 GZIP 傳輸 HTML、CSS、JavaScript 等資源文件。
對(duì)于文本文件，GZip 的效果非常明顯，開啟后傳輸所需流量大約會(huì)降至 1/4 ~ 1/3。
并不是每個(gè)瀏覽器都支持gzip的，如何知道客戶端是否支持gzip呢，請(qǐng)求頭中的Accept-Encoding來標(biāo)識(shí)對(duì)壓縮的支持。
啟用gzip同時(shí)需要客戶端和服務(wù)端的支持，如果客戶端支持gzip的解析，那么只要服務(wù)端能夠返回gzip的文件就可以啟用gzip了,我們可以通過nginx的配置來讓服務(wù)端支持gzip。下面的respone中content-encoding:gzip，指服務(wù)端開啟了gzip的壓縮方式。
- gzip on;
- gzip_http_version 1.1;
- gzip_comp_level 5;
- gzip_min_length 1000;
- gzip_types text/csv text/xml text/css text/plain text/javascript application/javascript application/x-javascript application/json application/xml;
gzip
- 開啟或者關(guān)閉gzip模塊
- 默認(rèn)值為 off
- 可配置為 on / off
gzip_http_version
- 啟用 GZip 所需的 HTTP 較低版本
- 默認(rèn)值為 HTTP/1.1
這里為什么默認(rèn)版本不是1.0呢？
HTTP 運(yùn)行在 TCP 連接之上，自然也有著跟 TCP 一樣的三次握手、慢啟動(dòng)等特性。
啟用持久連接情況下，服務(wù)器發(fā)出響應(yīng)后讓TCP連接繼續(xù)打開著。同一對(duì)客戶/服務(wù)器之間的后續(xù)請(qǐng)求和響應(yīng)可以通過這個(gè)連接發(fā)送。
為了盡可能的提升HTTP 性能，使用持久連接就顯得尤為重要了。
HTTP/1.1 默認(rèn)支持 TCP 持久連接，HTTP/1.0 也可以通過顯式指定 Connection: keep-alive 來啟用持久連接。對(duì)于 TCP 持久連接上的 HTTP 報(bào)文，客戶端需要一種機(jī)制來準(zhǔn)確判斷結(jié)束位置，而在 HTTP/1.0 中，這種機(jī)制只有 Content-Length。而在HTTP/1.1 中新增的 Transfer-Encoding: chunked 所對(duì)應(yīng)的分塊傳輸機(jī)制可以解決這類問題。
nginx同樣有著配置chunked的屬性chunked_transfer_encoding，這個(gè)屬性是默認(rèn)開啟的。
Nginx 在啟用了GZip的情況下，不會(huì)等文件 GZip 完成再返回響應(yīng)，而是邊壓縮邊響應(yīng)，這樣可以顯著提高 TTFB(Time To First Byte，首字節(jié)時(shí)間，WEB 性能優(yōu)化重要指標(biāo))。這樣僅有的問題是，Nginx 開始返回響應(yīng)時(shí)，它無法知道將要傳輸?shù)奈募罱K有多大，也就是無法給出 Content-Length 這個(gè)響應(yīng)頭部。
所以，在HTTP1.0中如果利用Nginx 啟用了GZip，是無法獲得 Content-Length 的，這導(dǎo)致HTTP1.0中開啟持久鏈接和使用GZip只能二選一，所以在這里gzip_http_version默認(rèn)設(shè)置為1.1。
gzip_comp_level
- 壓縮級(jí)別，級(jí)別越高壓縮率越大，當(dāng)然壓縮時(shí)間也就越長(zhǎng)（傳輸快但比較消耗cpu）。
- 默認(rèn)值為 1
- 壓縮級(jí)別取值為1-9
gzip_min_length
- 設(shè)置允許壓縮的頁面最小字節(jié)數(shù)，Content-Length小于該值的請(qǐng)求將不會(huì)被壓縮
- 默認(rèn)值:0
- 當(dāng)設(shè)置的值較小時(shí)，壓縮后的長(zhǎng)度可能比原文件大，建議設(shè)置1000以上
gzip_types
- 要采用gzip壓縮的文件類型(MIME類型)
- 默認(rèn)值:text/html(默認(rèn)不壓縮js/css)
負(fù)載均衡
什么是負(fù)載均衡
如上面的圖，前面是眾多的服務(wù)窗口，下面有很多用戶需要服務(wù)，我們需要一個(gè)工具或策略來幫助我們將如此多的用戶分配到每個(gè)窗口，來達(dá)到資源的充分利用以及更少的排隊(duì)時(shí)間。
把前面的服務(wù)窗口想像成我們的后端服務(wù)器，而后面終端的人則是無數(shù)個(gè)客戶端正在發(fā)起請(qǐng)求。負(fù)載均衡就是用來幫助我們將眾多的客戶端請(qǐng)求合理的分配到各個(gè)服務(wù)器，以達(dá)到服務(wù)端資源的充分利用和更少的請(qǐng)求時(shí)間。
nginx如何實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
Upstream指定后端服務(wù)器地址列表
- upstream balanceServer {
- server 10.1.22.33:12345;
- server 10.1.22.34:12345;
- server 10.1.22.35:12345;
- }
在server中攔截響應(yīng)請(qǐng)求，并將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到Upstream中配置的服務(wù)器列表。
- server {
- server_name fe.server.com;
- listen 80;
- location /api {
- proxy_pass http://balanceServer;
- }
- }
上面的配置只是指定了nginx需要轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)端列表，并沒有指定分配策略。
nginx實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的策略
輪詢策略
默認(rèn)情況下采用的策略，將所有客戶端請(qǐng)求輪詢分配給服務(wù)端。這種策略是可以正常工作的，但是如果其中某一臺(tái)服務(wù)器壓力太大，出現(xiàn)延遲，會(huì)影響所有分配在這臺(tái)服務(wù)器下的用戶。
- upstream balanceServer {
- server 10.1.22.33:12345;
- server 10.1.22.34:12345;
- server 10.1.22.35:12345;
- }
最小連接數(shù)策略
將請(qǐng)求優(yōu)先分配給壓力較小的服務(wù)器，它可以平衡每個(gè)隊(duì)列的長(zhǎng)度，并避免向壓力大的服務(wù)器添加更多的請(qǐng)求。
- upstream balanceServer {
- least_conn;
- server 10.1.22.33:12345;
- server 10.1.22.34:12345;
- server 10.1.22.35:12345;
- }
最快響應(yīng)時(shí)間策略
依賴于NGINX Plus，優(yōu)先分配給響應(yīng)時(shí)間最短的服務(wù)器。
- upstream balanceServer {
- fair;
- server 10.1.22.33:12345;
- server 10.1.22.34:12345;
- server 10.1.22.35:12345;
- }
客戶端ip綁定
來自同一個(gè)ip的請(qǐng)求永遠(yuǎn)只分配一臺(tái)服務(wù)器，有效解決了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁存在的session共享問題。
- upstream balanceServer {
- ip_hash;
- server 10.1.22.33:12345;
- server 10.1.22.34:12345;
- server 10.1.22.35:12345;
- }
靜態(tài)資源服務(wù)器
- location ~* \.(png|gif|jpg|jpeg)$ {
- root /root/static/;
- autoindex on;
- access_log off;
- expires 10h;# 設(shè)置過期時(shí)間為10小時(shí)
- }
匹配以png|gif|jpg|jpeg為結(jié)尾的請(qǐng)求，并將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到本地路徑，root中指定的路徑即nginx本地路徑。同時(shí)也可以進(jìn)行一些緩存的設(shè)置。
小結(jié)
nginx的功能非常強(qiáng)大，還有很多需要探索，上面的一些配置都是公司配置的真實(shí)應(yīng)用（精簡(jiǎn)過了），如果您有什么意見或者建議，歡迎在下方留言...
