一、Nginx的相关概念

同步与异步：

同步与异步的重点在消息通知的方式上，也就是调用结果的通知方式不同。

• 同步：当一个同步调用发出去后，调用者要一直等待调用的结果通知后，才能进行后续的执行。
• 异步：当一个异步调用发出去后，调用者不必一直等待调用结果的返回。

实例解释：

• 同步取快递：小明收到快递将送达的短信，在楼下一直等到快递送达。
• 异步取快递：小明收到快递将送达的短信，快递到楼下后，小明再下楼去取。

异步调用，要想获得结果， 一般有两种方式：
1、主动轮询异步调用的结果;
2、被调用方通过 callback（回调通知）来通知调用方调用结果。

异步取快递，小明知道快递到达楼下有两种方式：
1、不停的电话问快递小哥到了没有，即主动轮询；
2、快递小哥到楼下后，打电话通知小明，然后小明下楼取快递，即回调通知。

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阻塞与非阻塞

阻塞与非阻塞的重点在于进/线程等待消息时候的行为，也就是在等待消息的时候，当前进/线程是挂 起状态，还是非挂起状态。

• 阻塞：调用在发出去后，在消息返回之前，当前进/线程会被挂起，直到有消息返回，当前进/线程才 会被激活 。

• 非阻塞：调用在发出去后，不会阻塞当前进/线程，而会立即返回。

实例解释：

• 阻塞取快递：小明收到快递即将送达的信息后，什么事都不做，一直专门等快递。

• 非阻塞取快递：小明收到快递即将送达的信息后，等快递的时候，还一边敲代码、一边刷微信

同步与异步，重点在于消息通知的方式；阻塞与非阻塞，重点在于等消息时候的行为。

所以，就有了下面 4 种组合方式

• 同步阻塞：小明收到信息后，啥都不干，等快递； （apache默认使用）

• 同步非阻塞：小明收到信息后，边刷微博，边等着取快递；

• 异步阻塞：小明收到信息后，啥都不干，一直等着快递员通知他取快递；

• 异步非阻塞：小明收到信息后，边刷着微博，边等快递员通知他取快递。（nginx默认使用）

大部分程序的 I/O 模型都是同步阻塞的，单个进程每次只在一个文件描述符上执行 I/O 操作，每次 I/O 系统调用都会阻塞，直到完成数据传输。

传统的服务器采用的就是同步阻塞的多进程模型。一个 server 采用一个进程负责一个 request 的方式，一个进程负责一个 request，直到会话结束。进程数就是并 发数，而操作系统支持的进程数是有限的，且进程数越多，调度的开销也越大，因此无法面对高并发。

Nginx 采用了异步非阻塞的方式工作。我们先来先了解一下 I/O 多路复用中的 epoll 模型。

epoll 模型

当连接有 I/O 事件产生的时候，epoll 就会去告诉进程哪个连接有 I/O 事件产生，然后进程就去处理 这个事件。

例如：小明家楼下有一个收发室，每次有快递到了，门卫就先代收并做了标记；然后通知小明去取快递。

nginx为什么比其他web服务器并发高（nginx工作原理）

Nginx 配置 use epoll 后，以异步非阻塞方式工作，能够轻松处理百万级的并发连接。

处理过程： 每进来一个 request，会有一个 worker 进程去处理。但不是全程的处理，处理到可能发生 阻塞的地方。比如向后端服务器转发 request，并等待请求返回。那么，这个处理的 worker 不会这么 傻等着，他会在发送完请求后，注册一个事件：“如果后端服务器返回了，告诉我一声，我再接着干”。 于是他就休息去了。此时，如果再有新的 request 进来，他就可以很快再按这种方式处理。而一旦后 端服务器返回了，就会触发这个事件，worker 才会来接手，这个 request 才会接着往下走。通过这种 快速处理，快速释放请求的方式，达到同样的配置可以处理更大并发量的目的。

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工作模式

master-worker模式

master-worker模式下nginx启动成功后，会有一个master进程和至少一个的worker进程。master进程负责处理系统信号，加载配置，管理worker进程（启动，杀死，监控，发送消息/信号等）。worker进程负责处理具体的业务逻辑，也就是说，对外部来说，真正提供服务的是worker进程。生产环境下一般使用这种模式。

• 优点：

  1）稳定性高，只要还有worker进程存活，就能够提供服务，并且一个worker进程挂掉master进程会立即启动一个新的worker进程，保证worker进程数量不变，降低服务中断的概率。

  2）配合linux的cpu亲和性配置，可以充分利用多核cpu的优势，提升性能

  3）处理信号/配置重新加载/升级时可以做到尽可能少或者不中断服务

单进程模式

单进程模式下，nginx启动后只有一个进程，nginx的所有工作都由这个进程负责。因此，该模式一般只在开发阶段和调试时使用，生产环境下不会使用。

• 优点：

  单进程模式由于只有一个进程，因此可以很方便地利用gdb等工具进行调试。

• 缺点：

  单进程模式不支持nginx的平滑升级功能，任何的信号处理都可能造成服务中断，并且由于是单进程，进程挂掉后，在没有外部监控的情况下，无法重启服务。

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CentOS7 安装 nginx

参考文章

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配置文件nginx.conf详解

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二、Nginx相关实验

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实验1：Nginx的状态统计

在 nginx中，有些时候我们希望能够知道目前到底有多少个客户端连接到了我们的网站。我们希望有这样一个页面来专门统计显示这些情况。这个需求在 nginx中是可以实现的，我们可以通过简单的配置来实现。

• 1.修改配置文件nginx.cong

  

• 2.测试

  重启nginx
  nginx -s reload

  浏览器输入虚拟机ip+定义的url

  

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实验2：目录保护

为了保护隐私或者私密文件我们需要对一些网站进行密码保护，比如比如要对网站目录下的test文件夹进行加密认证，那要如何设置nginx目录密码保护呢？

• 1.修改配置文件
  

• 2.创建密码文件

  #进入上一步指定的密码文件路径
  cd /data/nginx/
  #使用htpasswd命令创建密码文件
  htpasswd -c ./htpasswd.nginx user(用户名)
  

  
  
  

  *问题
  -bash: htpasswd: 未找到命令
  *答案
  yum -y install httpd-tools
  

• 3.测试

  重启nginx
  nginx -s reload

  浏览器输入虚拟机ip+定义的url

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实验3：基于ip的身份验证

当Nginx作为web服务的时候也会有安全功能的模块，可以通过修改配置文件的方式来设置允许和拒绝的IP来访问。有些IP被设置拒绝访问后，访问的时候会出现403，也就是拒绝访问。不过由于IP的数量庞大，很多时候都不会指定详细的IP地址，应该会使用网段的方式。比如192.168.0.*，这样的方式进行配置。

当然了，基于IP的访问控制是Nginx的其中一个安全模块，还会有其他的访问控制形式。但下面就配置一下简单的基于IP的访问控制

• 1.修改配置文件
  

• 测试

  重启nginx
  nginx -s reload

  浏览器输入地址访问，只有192.168.3.90这个ip 可以访问服务器，其他ip不能访问

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实验4：nginx的虚拟主机（基于域名）

什么是虚拟主机？

虚拟主机是一种特殊的软硬件技术，它可以将网络上的计算机分成多个虚拟主机，每个虚拟主机可以独立对外提供www服务，这样就可以实现一台主机对外提供多个web服务，每个虚拟主机之间独立的，互不影响。

• 实验准备

  准备两个网站域名，www.test1.com 和 www.test2.com

  准备两个虚拟主机目录和网页文件

  #/data/nginx是我nginx的安装目录
  mkdir /data/nginx/html/test1 test2
  vi /data/nginx/html/test1/index.html
  vi /data/nginx/html/test2/index.html
  

• 修改配置文件

  

• 测试

  在本地hosts文件中添加域名解析，用于将域名解析到该服务器

  

  在浏览器输入www.test1.com或www.test2.com查看

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实验5：nginx的反向代理

• 正向代理

  国内是访问不了 Google的，如果我们电脑的对外公网 IP 地址能变成美国的 IP 地址，那不就可以访问 Google了。VPN 就是这样产生的。我们在访问 Google 时，先连上 VPN 服务器将我们的 IP 地址变成美国的 IP 地址，然后就可以顺利的访问了。

  这里的 VPN 就是做正向代理的。正向代理服务器位于客户端和服务器之间，为了向服务器获取数据，客户端要向代理服务器发送一个请求，并指定目标服务器，代理服务器将目标服务器返回的数据转交给客户端。这里客户端是要进行一些正向代理的设置的。

• 反向代理

  反向代理，其实客户端对代理是无感知的，因为客户端不需要任何配置就可以访问，我们只需要将请求发送到反向代理服务器，由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后，在返回给客户端，此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器，暴露的是代理服务器地址，隐藏了真实服务器IP地址。

  反向代理和正向代理的区别就是：正向代理代理客户端，反向代理代理服务器。

• 实验准备

  在另一台虚拟机安装apache，配置虚拟主机，作为nginx的代理对象。

  此处具体配置见

• 修改配置文件

  

• 测试

  重启nginx
  nginx -s reload
  浏览器输入地址访问

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实验6：负载均衡

Web服务器，直接面向用户，往往要承载大量并发请求，单台服务器难以负荷，我使用多台WEB服务器组成集群，前端使用Nginx负载均衡，将请求分散的打到我们的后端服务器集群中，实现负载的分发。那么会大大提升系统的吞吐率、请求性能、高容灾。

- Nginx要实现负载均衡需要用到proxy_pass代理模块配置（上一个实验）- Nginx负载均衡与Nginx代理不同地方在于- Nginx代理仅代理一台服务器，而Nginx负载均衡则是将客户端请求代理转发至一组upstream虚拟服务池- Nginx可以配置代理多台服务器，当一台服务器宕机之后，仍能保持系统可用。

负载均衡4中模式

• 轮询策略（默认负载均衡策略）
• 最少连接数负载均衡策略
• ip-hash 负载均衡策略
• 权重负载均衡策略

1. 轮询策略

轮询负载策略是指每次将请求按顺序轮流发送至相应的服务器上，它的配置示例如下所示：

http {upstream myapp1 {server srv1.example.com;server srv2.example.com;server srv3.example.com;}server {listen 80;location / {proxy_pass http://myapp1;}}
}

在以上实例中，当我们使用“ip:80/”访问时，请求就会轮询的发送至上面配置的三台服务器上。 Nginx 可以实现 HTTP、HTTPS、FastCGI、uwsgi、SCGI、Memcached 和 gRPC 的负载均衡。

2. 最少连接数负载均衡

此策略是指每次将请求分发到当前连接数最少的服务器上，也就是 Nginx 会将请求试图转发给相对空闲的服务器以实现负载平衡，它的配置示例如下：

upstream myapp1 {least_conn;server srv1.example.com;server srv2.example.com;server srv3.example.com;
}

3. 加权负载均衡

此配置方式是指每次会按照服务器配置的权重进行请求分发，权重高的服务器会收到更多的请求，这就相当于给 Nginx在请求分发时加了一个参考的权重选项，并且这个权重值是可以人工配置的。因此我们就可以将硬件配置高，以及并发能力强的服务器的权重设置高一点，以更合理地利用服务器的资源，它配置示例如下：

upstream myapp1 {server srv1.example.com weight=3;server srv2.example.com;server srv3.example.com;
}

以上配置表示，5 次请求中有 3 次请求会分发给 srv1，1 次请求会分发给 srv2，另外 1 次请求会分发给 srv3。

4. ip-hash 负载均衡

以上三种负载均衡的配置策略都不能保证将每个客户端的请求固定的分配到一台服务器上。假如用户的登录信息是保存在单台服务器上的，而不是保存在类似于Redis这样的第三方中间件上时，如果不能将每个客户端的请求固定的分配到一台服务器上，就会导致用户的登录信息丢失。因此用户在每次请求服务器时都需要进行登录验证，这样显然是不合理的，也是不能被用户所接受的，所以在特殊情况下我们就需要使用
ip-hash 的负载均衡策略。

ip-hash 负载均衡策略可以根据客户端的 IP，将其固定的分配到相应的服务器上，它的配置示例如下：

upstream myapp1 {ip_hash;server srv1.example.com;server srv2.example.com;server srv3.example.com;
}

Nginx 的实现原理是，首先客户端通过访问域名地址发出 HTTP 请求，访问的域名会被 DNS 服务器解析为 Nginx 的 IP 地址，然后将请求转发至 Nginx 服务器，Nginx 接收到请求之后会通过 URL 地址和负载均衡的配置，匹配到配置的代理服务器，然后将请求转发给代理服务器，代理服务器拿到请求之后将处理结果返回给 Nginx，Nginx再将结果返回给客户端，这样就完成了一次正常的 HTTP 交互。

• 1.实验准备-默认轮询模式

192.168.3.150  		 负载均衡服务器
192.168.3.155:80     web服务器1（apache基于端口的虚拟主机）
192.168.3.155:8080   web服务器2（apache基于端口的虚拟主机）

• 2.在web服务器上修改httpd.conf配置文件
  

• 3.修改nginx.conf配置文件

  在http模块中添加upstream模块，该模块需要在server模块前面
  

• 4.测试

  修改宿主机的hosts文件，添加域名解析
  

  
  

  重启apache和nginx
  systemctl restat httpd.server
nginx -s reload

  浏览器输入www.nginxtest.com
  
  
  多试几次发现web1和web2轮流访问

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实验7：nginx实现https

安装 nginx 时，需要将–with-http_ssl_module 模块开启

• 制作ssl证书

  #建立服务器私钥
  openssl genrsa -out nginx.key 1024#生成证书签名申请.csr
  openssl req -new -key nginx.key -out nginx.csr#生成自签签字证书.crt
  openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in nginx.csr -signkey nginx.key -out nginx.crt #将私钥和证书复制到指定位置
  

  我的保存位置

  

• 修改配置配置文件

  

• 测试
  浏览器输入https://www.nginxtest.com
  

• 配置http自动跳转https
  

• 测试
  在浏览器输入http://www.nginxtest.com

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实验8：Nginx实验动静分离

• 修改配置文件
  

补充：

apache和nginx相关配置对比