前端開發(fā)者必備的Nginx知識
nginx在應(yīng)用程序中的作用
- 解決跨域
- 請求過濾
- 配置gzip
- 負(fù)載均衡
- 靜態(tài)資源服務(wù)器
nginx是一個高性能的HTTP和反向代理服務(wù)器，也是一個通用的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，nginx是一個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，實現(xiàn)的都是上面的功能。
正向代理
正向代理，意思是一個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)送一個請求并指定目標(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。
正向代理對我們是透明的，對服務(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上的連接請求，然后將請求轉(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上請求連接的客戶端，此時代理服務(wù)器對外就表現(xiàn)為一個反向代理服務(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求，幫助服務(wù)器做請求轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)載均衡等。
反向代理對服務(wù)端是透明的，對我們是非透明的，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：配置虛擬主機的相關(guān)參數(shù)，一個http中可以有多個server。
- location：配置請求的路由，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| 請求信息中的Host，如果請求中沒有Host行，則等于設(shè)置的服務(wù)器名 |
- | $request_method | 客戶端請求類型，如GET、POST
- | $remote_addr | 客戶端的IP地址 |
- |$args | 請求中的參數(shù) |
- |$content_length| 請求頭中的Content-length字段 |
- |$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|
- |$server_port|服務(wù)器的端口號|
解決跨域
先追本溯源以下，跨域究竟是怎么回事。
跨域的定義
同源策略限制了從同一個源加載的文檔或腳本如何與來自另一個源的資源進行交互。這是一個用于隔離潛在惡意文件的重要安全機制。通常不允許不同源間的讀操作。
同源的定義
如果兩個頁面的協(xié)議，端口（如果有指定）和域名都相同，則兩個頁面具有相同的源。
nginx解決跨域的原理
例如：
- 前端server的域名為：fe.server.com
- 后端服務(wù)的域名為：dev.server.com
現(xiàn)在我在fe.server.com對dev.server.com發(fā)起請求一定會出現(xiàn)跨域。
現(xiàn)在我們只需要啟動一個nginx服務(wù)器，將server_name設(shè)置為fe.server.com,然后設(shè)置相應(yīng)的location以攔截前端需要跨域的請求，然后將請求代理回dev.server.com。如下面的配置：
- server {
- listen 80;
- server_name fe.server.com;
- location / {
- proxy_pass dev.server.com;
- }
- }
這樣可以巧妙繞過瀏覽器的同源策略：fe.server.com訪問nginx的fe.server.com屬于同源訪問，而nginx對服務(wù)端轉(zhuǎn)發(fā)的請求不會觸發(fā)瀏覽器的同源策略。
請求過濾
根據(jù)狀態(tài)碼過濾
- error_page 500 501 502 503 504 506 /50x.html;
- location = /50x.html {
- #將跟路徑改編為存放html的路徑。
- root /root/static/html;
- }
根據(jù)URL名稱過濾，精準(zhǔn)匹配URL，不匹配的URL全部重定向到主頁。
- location / {
- rewrite ^.*$ /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降至 1/4 ~ 1/3。
并不是每個瀏覽器都支持gzip的，如何知道客戶端是否支持gzip呢，請求頭中的Accept-Encoding來標(biāo)識對壓縮的支持。
啟用gzip同時需要客戶端和服務(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 運行在 TCP 連接之上，自然也有著跟 TCP 一樣的三次握手、慢啟動等特性。
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。同一對客戶/服務(wù)器之間的后續(xù)請求和響應(yīng)可以通過這個連接發(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。對于 TCP 持久連接上的 HTTP 報文，客戶端需要一種機制來準(zhǔn)確判斷結(jié)束位置，而在 HTTP/1.0 中，這種機制只有 Content-Length。而在HTTP/1.1 中新增的 Transfer-Encoding: chunked 所對應(yīng)的分塊傳輸機制可以解決這類問題。
nginx同樣有著配置chunked的屬性chunked_transfer_encoding，這個屬性是默認(rèn)開啟的。
Nginx 在啟用了GZip的情況下，不會等文件 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，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
- 壓縮級別，級別越高壓縮率越大，當(dāng)然壓縮時間也就越長（傳輸快但比較消耗cpu）。
- 默認(rèn)值為 1
- 壓縮級別取值為1-9
gzip_min_length
- 設(shè)置允許壓縮的頁面最小字節(jié)數(shù)，Content-Length小于該值的請求將不會被壓縮
- 默認(rèn)值:0
- 當(dāng)設(shè)置的值較小時，壓縮后的長度可能比原文件大，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)，我們需要一個工具或策略來幫助我們將如此多的用戶分配到每個窗口，來達到資源的充分利用以及更少的排隊時間。
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)個客戶端正在發(fā)起請求。負(fù)載均衡就是用來幫助我們將眾多的客戶端請求合理的分配到各個服務(wù)器，以達到服務(wù)端資源的充分利用和更少的請求時間。
nginx如何實現(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)請求，并將請求轉(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服務(wù)器壓力太大，出現(xiàn)延遲，會影響所有分配在這臺服務(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
將請求優(yōu)先分配給壓力較小的服務(wù)器，它可以平衡每個隊列的長度，并避免向壓力大的服務(wù)器添加更多的請求。
- 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)時間策略
依賴于NGINX Plus，優(yōu)先分配給響應(yīng)時間最短的服務(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ip的請求永遠只分配一臺服務(wù)器，有效解決了動態(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)置過期時間為10小時
- }
匹配以png|gif|jpg|jpeg為結(jié)尾的請求，并將請求轉(zhuǎn)發(fā)到本地路徑，root中指定的路徑即nginx本地路徑。同時也可以進行一些緩存的設(shè)置。
小結(jié)
nginx的功能非常強大，還有很多需要探索，上面的一些配置都是公司配置的真實應(yīng)用（精簡過了），如果您有什么意見或者建議，歡迎在下方留言...
