性能怪兽-Nginx安装、配置、代理、跨域、性能优化等最全解析
一、性能怪兽-Nginx概念深入浅出
Nginx是目前负载均衡技术中的主流方案，几乎绝大部分项目都会使用它，Nginx是一个轻量级的高性能HTTP反向代理服务器，同时它也是一个通用类型的代理服务器，支持绝大部分协议，如TCP、UDP、SMTP、HTTPS等。
Nginx与Redis相同，都是基于多路复用模型构建出的产物，因此它与Redis同样具备 「「资源占用少、并发支持高」」 的特点，在理论上单节点的Nginx同时支持5W并发连接，而实际生产环境中，硬件基础到位再结合简单调优后确实能达到该数值。
先来看看Nginx引入前后，客户端请求处理流程的对比：
原本客户端是直接请求目标服务器，由目标服务器直接完成请求处理工作，但加入Nginx后，所有的请求会先经过Nginx，再由其进行分发到具体的服务器处理，处理完成后再返回Nginx，最后由Nginx将最终的响应结果返回给客户端。
二、Nginx环境搭建
1. 环境搭建
此次搭建以centos（AlmaLinux 8.6）版本搭建 默认为root用户。如你不是root用户，则每条命令前 新增 sudo
# 创建Nginx的目录并进入：
cd /usr/local
mkdir nginx && cd nginx
# 下载nginx 下载Nginx的安装包，可以通过FTP工具上传离线环境包，也可通过wget命令在线获取安装包
wget https://nginx.org/download/nginx-1.22.0.tar.gz
# 没有wget命令的可通过yum或dnf命令安装：
yum -y install wget
# 安装依赖Nginx所需依赖
dnf install gcc pcre pcre-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel make vim firewalld
# 解压Nginx的压缩包
tar -zxvf nginx-1.22.0.tar.gz
# 进入解压目录
cd nginx-1.22.0
# 编译配置
./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module --with-http_realip_module
# 编译并安装Nginx --默认位于/usr/local/nginx/目录下
make && make install
# 验证nginx安装
cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx -v
# 测试nginx
./nginx -t如下图所示：则nginx安装成功
2. 配置用户
# 查看当前系统是否已经存在用户nginx
cat /etc/passwd | grep nginx
# 查看当前系统是否存在用户组nginx
cat /etc/group | grep nginx
# 如果nginx已经存在，则新一个
useradd --system --home /usr/local/nginx --shell /sbin/nologin --comment "nginx user" --user-group nginx
# 授权文件夹拥有者为nginx用户
chown -R nginx /usr/local/nginx
# 授权文件夹用户组为nginx
chgrp -R nginx /usr/local/nginx3. 系统配置
vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
# 将如下内容配置到 nginx.service[Unit]
Description=nginx web server
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStartPre=/usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop
[Install]
WantedBy=default.target# 添加完成后如果权限有问题需要进行权限设置
chmod 755 /usr/lib/systemd/system/nginx.service
systemctl daemon-reload # 重新加载服务
systemctl start nginx #启动redis服务
systemctl stop nginx #停止redis服务
systemctl restart nginx #重新启动服务
systemctl status nginx #查看服务当前状态
systemctl enable nginx #设置开机自启动
systemctl disable nginx #停止开机自启动4. 端口配置
# 开放防火墙 80 端口
firewall-cmd --zone=public --add-port=80/tcp --permanent
# 重写加载防火墙
firewall-cmd --reload
# 或者重启防火墙
systemctl restart firewalld
# 查看开放的端口列表
firewall-cmd --zone=public --list-ports三、Nginx conf 配置案例解析
1. Nginx 资源压缩配置案例
nginx.conf的配置如下：
http{
# 开启压缩机制
gzip on;
# 指定会被压缩的文件类型(也可自己配置其他类型)
gzip_types text/plain application/javascript text/css application/xml text/javascript image/jpeg image/gif image/png;
# 设置压缩级别，越高资源消耗越大，但压缩效果越好
gzip_comp_level 5;
# 在头部中添加Vary: Accept-Encoding（建议开启）
gzip_vary on;
# 处理压缩请求的缓冲区数量和大小
gzip_buffers 16 8k;
# 对于不支持压缩功能的客户端请求不开启压缩机制
gzip_disable "MSIE [1-6]\."; # 低版本的IE浏览器不支持压缩
# 设置压缩响应所支持的HTTP最低版本
gzip_http_version 1.1;
# 设置触发压缩的最小阈值
gzip_min_length 2k;
# 关闭对后端服务器的响应结果进行压缩
gzip_proxied off;
}在上述的压缩配置中，最后一个gzip_proxied选项，可以根据系统的实际情况决定，总共存在多种选项：
off：关闭Nginx对后台服务器的响应结果进行压缩。
expired：如果响应头中包含Expires信息，则开启压缩。
no-cache：如果响应头中包含Cache-Control:no-cache信息，则开启压缩。
no-store：如果响应头中包含Cache-Control:no-store信息，则开启压缩。
private：如果响应头中包含Cache-Control:private信息，则开启压缩。
no_last_modified：如果响应头中不包含Last-Modified信息，则开启压缩。
no_etag：如果响应头中不包含ETag信息，则开启压缩。
auth：如果响应头中包含Authorization信息，则开启压缩。
any：无条件对后端的响应结果开启压缩机制。
2. Nginx反向代理-负载均衡
nginx.conf的配置如下：
upstream nginx_boot{
# 30s内检查心跳发送两次包，未回复就代表该机器宕机，请求分发权重比为1:2
server 192.168.1.10:8080 weight=100 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.0.10:8090 weight=200 max_fails=2 fail_timeout=30s;
# 这里的IP请配置成你WEB服务所在的机器IP
}
server {
location / {
root html;
# 配置一下index的地址，最后加上index.ftl。
index index.html index.htm index.jsp index.ftl;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
# 请求交给名为nginx_boot的upstream上
proxy_pass http://nginx_boot;
}
} 3. Nginx动静分离
location ~ .*\.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){
root /usr/local/nginx/static_resources; # 静态文件存放目录
expires 7d;
} 配置解读：
~代表匹配时区分大小写
.*代表任意字符都可以出现零次或多次，即资源名不限制
\.代表匹配后缀分隔符.
(html|...|css)代表匹配括号里所有静态资源类型
综上所述，简单一句话概述：该配置表示匹配以.html~.css为后缀的所有资源请求。
当然也可以将静态资源上传到文件服务器中，然后location中配置一个新的upstream指向。
4. Nginx缓冲区
使用缓冲可以减少即时传输带来的带宽消耗。
关于缓冲区的配置项：
proxy_buffering：是否启用缓冲机制，默认为on关闭状态。
client_body_buffer_size：设置缓冲客户端请求数据的内存大小。
proxy_buffers：为每个请求/连接设置缓冲区的数量和大小，默认4 4k/8k。
proxy_buffer_size：设置用于存储响应头的缓冲区大小。
proxy_busy_buffers_size：在后端数据没有完全接收完成时，Nginx可以将busy状态的缓冲返回给客户端，该参数用来设置busy状态的buffer具体有多大，默认为proxy_buffer_size*2。
proxy_temp_path：当内存缓冲区存满时，可以将数据临时存放到磁盘，该参数是设置存储缓冲数据的目录。
path是临时目录的路径。
语法：proxy_temp_path path; path是临时目录的路径
proxy_temp_file_write_size：设置每次写数据到临时文件的大小限制。
proxy_max_temp_file_size：设置临时的缓冲目录中允许存储的最大容量。
非缓冲参数项：
proxy_connect_timeout：设置与后端服务器建立连接时的超时时间。
proxy_read_timeout：设置从后端服务器读取响应数据的超时时间。
proxy_send_timeout：设置向后端服务器传输请求数据的超时时间。
具体的nginx.conf配置如下：
http{
proxy_connect_timeout 10;
proxy_read_timeout 120;
proxy_send_timeout 10;
proxy_buffering on;
client_body_buffer_size 512k;
proxy_buffers 4 64k;
proxy_buffer_size 16k;
proxy_busy_buffers_size 128k;
proxy_temp_file_write_size 128k;
proxy_temp_path /soft/nginx/temp_buffer;
} 上述的缓冲区参数，是基于每个请求分配的空间，而并不是所有请求的共享空间。当然，具体的参数值还需要根据业务去决定，要综合考虑机器的内存以及每个请求的平均数据大小
5. Nginx缓存机制
对于性能优化而言，缓存是一种能够大幅度提升性能的方案，因此几乎可以在各处都能看见缓存，如客户端缓存、代理缓存、服务器缓存等等，Nginx的缓存则属于代理缓存的一种。对于整个系统而言，加入缓存带来的优势额外明显：
减少了再次向后端或文件服务器请求资源的带宽消耗。
降低了下游服务器的访问压力，提升系统整体吞吐。
缩短了响应时间，提升了加载速度，打开页面的速度更快。
那么在Nginx中，又该如何配置代理缓存呢？先来看看缓存相关的配置项：
「proxy_cache_path」：代理缓存的路径。
# 语法
proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size] [manager_files=number] [manager_sleep=time] [manager_threshold=time] [loader_files=number] [loader_sleep=time] [loader_threshold=time] [purger=on|off] [purger_files=number] [purger_sleep=time] [purger_threshold=time];解释一下每个参数项的含义：
path：缓存的路径地址。
levels：缓存存储的层次结构，最多允许三层目录。
use_temp_path：是否使用临时目录。
keys_zone：指定一个共享内存空间来存储热点Key(1M可存储8000个Key)。
inactive：设置缓存多长时间未被访问后删除（默认是十分钟）。
max_size：允许缓存的最大存储空间，超出后会基于LRU算法移除缓存，Nginx会创建一个Cache manager的进程移除数据，也可以通过purge方式。
manager_files：manager进程每次移除缓存文件数量的上限。
manager_sleep：manager进程每次移除缓存文件的时间上限。
manager_threshold：manager进程每次移除缓存后的间隔时间。
loader_files：重启Nginx载入缓存时，每次加载的个数，默认100。
loader_sleep：每次载入时，允许的最大时间上限，默认200ms。
loader_threshold：一次载入后，停顿的时间间隔，默认50ms。
purger：是否开启purge方式移除数据。
purger_files：每次移除缓存文件时的数量。
purger_sleep：每次移除时，允许消耗的最大时间。
purger_threshold：每次移除完成后，停顿的间隔时间。
「proxy_cache」：开启或关闭代理缓存，开启时需要指定一个共享内存区域。
# 语法
proxy_cache zone | off;zone为内存区域的名称，即上面中keys_zone设置的名称。
「proxy_cache_key」：定义如何生成缓存的键。
语法：
# 语法
proxy_cache_key string;string为生成Key的规则，如$scheme$proxy_host$request_uri。
「proxy_cache_valid」：缓存生效的状态码与过期时间。
proxy_cache_valid [code ...] time;
code为状态码，time为有效时间，可以根据状态码设置不同的缓存时间。
例如：proxy_cache_valid 200 302 30m;
「proxy_cache_min_uses」：设置资源被请求多少次后被缓存。
# 语法
proxy_cache_min_uses number;number为次数，默认为1。
「proxy_cache_use_stale」：当后端出现异常时，是否允许Nginx返回缓存作为响应。
# 语法
proxy_cache_use_stale error;error为错误类型，可配置timeout|invalid_header|updating|http_500...。
「proxy_cache_lock」：对于相同的请求，是否开启锁机制，只允许一个请求发往后端。
# 语法
proxy_cache_lock on | off;「proxy_cache_lock_timeout」：配置锁超时机制，超出规定时间后会释放请求。
# 语法
proxy_cache_lock_timeout time;「proxy_cache_methods」：设置对于那些HTTP方法开启缓存。
# 语法
proxy_cache_methods method;method为请求方法类型，如GET、HEAD等。
「proxy_no_cache」：定义不存储缓存的条件，符合时不会保存。
# 语法
proxy_no_cache string...;string为条件，例如$cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
「proxy_cache_bypass」：定义不读取缓存的条件，符合时不会从缓存中读取。
# 语法
proxy_cache_bypass string...;和上面proxy_no_cache的配置方法类似。
「add_header」：往响应头中添加字段信息。
# 语法
add_header fieldName fieldValue;「$upstream_cache_status」：记录了缓存是否命中的信息，存在多种情况：
MISS：请求未命中缓存。
HIT：请求命中缓存。
EXPIRED：请求命中缓存但缓存已过期。
STALE：请求命中了陈旧缓存。
REVALIDDATED：Nginx验证陈旧缓存依然有效。
UPDATING：命中的缓存内容陈旧，但正在更新缓存。
BYPASS：响应结果是从原始服务器获取的。
6. Nginx代理缓存配置
http{
# 设置缓存的目录，并且内存中缓存区名为hot_cache，大小为128m，
# 三天未被访问过的缓存自动清楚，磁盘中缓存的最大容量为2GB。
proxy_cache_path /soft/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=hot_cache:128m inactive=3d max_size=2g;
server{
location / {
# 使用名为nginx_cache的缓存空间
proxy_cache hot_cache;
# 对于200、206、304、301、302状态码的数据缓存1天
proxy_cache_valid 200 206 304 301 302 1d;
# 对于其他状态的数据缓存30分钟
proxy_cache_valid any 30m;
# 定义生成缓存键的规则（请求的url+参数作为key）
proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;
# 资源至少被重复访问三次后再加入缓存
proxy_cache_min_uses 3;
# 出现重复请求时，只让一个去后端读数据，其他的从缓存中读取
proxy_cache_lock on;
# 上面的锁超时时间为3s，超过3s未获取数据，其他请求直接去后端
proxy_cache_lock_timeout 3s;
# 对于请求参数或cookie中声明了不缓存的数据，不再加入缓存
proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
# 在响应头中添加一个缓存是否命中的状态（便于调试）
add_header Cache-status $upstream_cache_status;
}
}
} 7. 缓存清理
当缓存过多时，如果不及时清理会导致磁盘空间被“吃光”，因此我们需要一套完善的缓存清理机制去删除缓存，在之前的proxy_cache_path参数中有purger相关的选项，开启后可以帮我们自动清理缓存，但遗憾的是：**purger系列参数只有商业版的NginxPlus才能使用，因此需要付费才可使用。**
不过天无绝人之路，我们可以通过强大的第三方模块ngx_cache_purge来替代，先来安装一下该插件：①首先去到Nginx的安装目录下，创建一个cache_purge目录：
# 以下命令依次执行
cp -r /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.bak
mkdir cache_purge && cd cache_purge
wget https://github.com/FRiCKLE/ngx_cache_purge/archive/2.3.tar.gz
tar -xvzf 2.3.tar.gz
cd /usr/local/nginx/nginx-1.22.0
./configure --prefix=/soft/nginx/ --add-module=/soft/nginx/cache_purge/ngx_cache_purge-2.3/
make
cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx至此，第三方缓存清除模块ngx_cache_purge就安装完成了，接下来稍微修改一下nginx.conf配置，再添加一条location规则：
location ~ /purge(/.*) {
# 配置可以执行清除操作的IP（线上可以配置成内网机器）
# allow 127.0.0.1; # 代表本机
allow all; # 代表允许任意IP清除缓存
proxy_cache_purge $host$1$is_args$args;
}然后再重启Nginx，接下来即可通过http://xxx/purge/xx的方式清除缓存。
8. Nginx跨域配置
在nginx.conf文件加上如下配置后，跨域请求即可生效了。
location / {
# 允许跨域的请求，可以自定义变量$http_origin，*表示所有
add_header 'Access-Control-Allow-Origin' *;
# 允许携带cookie请求
add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';
# 允许跨域请求的方法：GET,POST,OPTIONS,PUT
add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET,POST,OPTIONS,PUT';
# 允许请求时携带的头部信息，*表示所有
add_header 'Access-Control-Allow-Headers' *;
# 允许发送按段获取资源的请求
add_header 'Access-Control-Expose-Headers' 'Content-Length,Content-Range';
# 一定要有！！！否则Post请求无法进行跨域！
# 在发送Post跨域请求前，会以Options方式发送预检请求，服务器接受时才会正式请求
if ($request_method = 'OPTIONS') {
add_header 'Access-Control-Max-Age' 1728000;
add_header 'Content-Type' 'text/plain; charset=utf-8';
add_header 'Content-Length' 0;
# 对于Options方式的请求返回204，表示接受跨域请求
return 204;
}
} 9. Nginx防盗链设计
Nginx中存在一个配置项为valid_referers，正好可以满足防盗链的需求，语法如下：
valid_referers none | blocked | server_names | string ...;- none：表示接受没有Referer字段的HTTP请求访问。
- blocked：表示允许http://或https//以外的请求访问。
- server_names：资源的白名单，这里可以指定允许访问的域名。
- string：可自定义字符串，支配通配符、正则表达式写法
# 在动静分离的location中开启防盗链机制
location ~ .*\.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){
# 最后面的值在上线前可配置为允许的域名地址
valid_referers blocked 192.168.1.10;
if ($invalid_referer) {
# 可以配置成返回一张禁止盗取的图片
# rewrite ^/ http://xx.xx.com/NO.jpg;
# 也可直接返回403
return 403;
}
root /usr/local/nginx/static_resources;
expires 7d;
} 根据上述中的内容配置后，就已经通过Nginx实现了最基本的防盗链机制，最后只需要额外重启一下就好啦！当然，对于防盗链机制实现这块，也有专门的第三方模块ngx_http_accesskey_module实现了更为完善的设计，感兴趣的小伙伴可以自行去看看。
特别说明：防盗链机制也无法解决爬虫伪造referers信息的这种方式抓取数据
10. Nginx大文件传输配置
在传输大文件时，client_max_body_size、client_header_timeout、proxy_read_timeout、proxy_send_timeout这四个参数值都可以根据自己项目的实际情况来配置。
11. Nginx配置SLL证书
先去CA机构或从云控制台中申请对应的SSL证书，审核通过后下载Nginx版本的证书。
下载数字证书后，完整的文件总共有三个：.crt、.key、.pem：
.crt：数字证书文件，.crt是.pem的拓展文件，因此有些人下载后可能没有。
.key：服务器的私钥文件，及非对称加密的私钥，用于解密公钥传输的数据。
.pem：Base64-encoded编码格式的源证书文本文件，可自行根需求修改拓展名。
在Nginx目录下新建certificate目录，并将下载好的证书/私钥等文件上传至该目录。
# ----------HTTPS配置-----------
server {
# 监听HTTPS默认的443端口
listen 443;
# 配置自己项目的域名
server_name www.xxx.com;
# 打开SSL加密传输
ssl on;
# 输入域名后，首页文件所在的目录
root html;
# 配置首页的文件名
index index.html index.htm index.jsp index.ftl;
# 配置自己下载的数字证书
ssl_certificate certificate/xxx.pem;
# 配置自己下载的服务器私钥
ssl_certificate_key certificate/xxx.key;
# 停止通信时，加密会话的有效期，在该时间段内不需要重新交换密钥
ssl_session_timeout 5m;
# TLS握手时，服务器采用的密码套件
ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4;
# 服务器支持的TLS版本
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# 开启由服务器决定采用的密码套件
ssl_prefer_server_ciphers on;
location / {
....
}
}
# ---------HTTP请求转HTTPS-------------
server {
# 监听HTTP默认的80端口
listen 80;
# 如果80端口出现访问该域名的请求
server_name www.xxx.com;
# 将请求改写为HTTPS（这里写你配置了HTTPS的域名）
rewrite ^(.*)$ https://www.xxx.com;
} 12. Nginx性能优化
优化一：打开长连接配置
通常Nginx作为代理服务，负责分发客户端的请求，那么建议开启HTTP长连接，用户减少握手的次数，降低服务器损耗，具体如下：
upstream xxx {
# 长连接数
keepalive 32;
# 每个长连接提供的最大请求数
keepalived_requests 100;
# 每个长连接没有新的请求时，保持的最长时间
keepalive_timeout 60s;
} 优化二、开启零拷贝技术
sendfile on; # 开启零拷贝机制 优化三、开启无延迟或多包共发机制
tcp_nodelay on;
tcp_nopush on; 注意：①tcp_nodelay一般要建立在开启了长连接模式的情况下使用。②tcp_nopush参数是必须要开启sendfile参数才可使用的。
优化四、调整Worker工作进程
# 自动根据CPU核心数调整Worker进程数量
worker_processes auto; 同时也可以稍微调整一下每个工作进程能够打开的文件句柄数：
# 每个Worker能打开的文件描述符，最少调整至1W以上，负荷较高建议2-3W
worker_rlimit_nofile 20000; 优化五、开启CPU亲和机制
worker_cpu_affinity auto;优化六、开启epoll模型及调整并发连接数
events {
# 使用epoll网络模型
use epoll;
# 调整每个Worker能够处理的连接数上限
worker_connections 10240;
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