1、概念

1.1 介绍

Nginx是一个高性能的开源Web服务器软件，也可以用作反向代理服务器、负载均衡器和HTTP缓存。它的设计目标是高性能、稳定性、丰富的功能和低资源消耗。

1.2 应用场景

• Web服务器：Nginx可以作为静态资源服务器，处理静态文件的请求，提供高性能的Web服务。
• 反向代理服务器：Nginx可以代理后端服务器，接收客户端的请求并将其转发给后端服务器，实现负载均衡和高可用性。
• 负载均衡器：Nginx可以分发客户端请求到多个后端服务器，实现负载均衡，提高系统的整体性能和可靠性。
• HTTP缓存：Nginx可以缓存静态文件和动态页面，减轻后端服务器的压力，提高网站的访问速度。

1.3 反向代理

反向代理是指代理服务器接收来自客户端的请求，然后将这些请求转发给后端服务器，最终将后端服务器的响应返回给客户端。客户端只知道代理服务器的存在，而不知道后端服务器的信息。有以下优点：

• 隐藏后端服务器：客户端无法直接访问后端服务器，增强了安全性。
• 负载均衡：可以将请求分发给多个后端服务器，提高性能和可靠性。
• 缓存：代理服务器可以缓存响应，减轻后端服务器压力。

在Nginx中，使用proxy_pass指令来设置反向代理。例如：proxy_pass http://backend_server;

1.4 负载均衡

负载均衡是指将请求分发给多个后端服务器，以实现负载均衡、提高性能和可靠性。常见的负载均衡算法包括轮询、加权轮询、最少连接等。有以下优点：

• 提高性能：将请求分发给多个服务器，减轻单个服务器的压力。
• 提高可靠性：当某个服务器出现故障时，负载均衡器可以将请求转发给其他正常的服务器。
• 横向扩展：可以随时添加或移除后端服务器，实现系统的横向扩展。

在Nginx中，可以使用upstream块定义后端服务器组，然后在location块中使用proxy_pass指令将请求代理到这个后端服务器组。例如：

upstream backend_servers {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
}

location / {
    proxy_pass http://backend_servers;
}

2、Linux部署

2.1 安装

ubuntu安装命令如下：

sudo apt update
sudo apt install nginx

2.2 访问测试

安装完成后查看服务状态为running：

通过网线与开发板连接，直接在电脑浏览器上输入开发板IP进行访问：

2.3 常用命令

常用命令如下：

命令	描述
nginx -h	显示帮助信息
nginx -v	显示版本信息
nginx -V	显示版本信息和配置选项并退出
nginx -t	测试配置文件是否正确并退出
nginx -T	测试配置文件是否正确并将其转储并退出
nginx -q	在配置测试期间抑制非错误消息
nginx -s signal	向主进程发送信号：stop, quit, reopen, reload
nginx -p prefix	设置前缀路径（默认值：/usr/share/nginx/）
nginx -c filename	设置配置文件（默认值：/etc/nginx/nginx.conf）
nginx -g directives	设置全局指令，超出配置文件之外

3、配置文件详解

3.1 配置文件位置和格式

配置文件一般位于：/etc/nginx/nginx.conf。

其大致格式如下：

events {
    // 全局事件配置
}

http {
    // 全局HTTP配置
    server {
        // 服务器配置
		    location / {
			// 路径配置
		}
    }
}

3.2 events块

在events块中，可以配置一些与Nginx服务器的事件相关的参数。

3.2.1 worker_connections

• 作用：设置每个工作进程允许的最大并发连接数。
• 取值：整数。默认值取决于系统的最大文件描述符数，通常为1024或更高。

events {
    worker_connections 1024;
}

3.2.2 use

• 作用：指定事件驱动模块，用于处理连接和请求。
• 取值：epoll、kqueue、eventport、/dev/poll等，取决于操作系统和Nginx编译时的选项。

events {
    use epoll;
}

3.2.3 multi_accept

• 作用：允许一个工作进程同时接受多个新连接。
• 取值：on或off。默认为off。

events {
    multi_accept on;
}

3.2.4 worker_processes

• 作用：指定启动的工作进程数。
• 取值：整数。通常设置为CPU核心数的倍数，以充分利用多核处理器。

events {
    worker_processes 4;
}

3.3 http块

http块的常见配置整理如下：

配置指令	作用	取值	示例
worker_processes	工作进程数	整数	worker_processes 4;
worker_connections	每个工作进程的最大连接数	整数	worker_connections 1024;
include	包含其他配置文件	文件路径	include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
default_type	默认MIME类型	MIME类型	default_type application/octet-stream;
error_log	全局错误日志文件路径	文件路径	error_log /var/log/nginx/error.log;
sendfile	启用直接文件传输	on或off	sendfile on;
tcp_nopush	启用TCP_NOPUSH选项	on或off	tcp_nopush on;
tcp_nodelay	启用TCP_NODELAY选项	on或off	tcp_nodelay on;
keepalive_timeout	Keep-alive连接超时时间	整数（秒）	keepalive_timeout 65;
types_hash_max_size	MIME类型哈希表最大尺寸	整数	types_hash_max_size 2048;
server_tokens	控制Nginx版本号显示或隐藏	on或off	server_tokens off;

3.4 server块

server块的常见配置整理如下：

配置指令	作用	取值	示例
listen	监听端口	IP地址:端口、端口	listen 80; 或 listen 127.0.0.1:8080;
server_name	定义虚拟主机的域名	域名或通配符	server_name example.com;
root	网站根目录	目录路径	root /var/www/html;
index	默认首页文件	文件名或文件列表	index index.html;
location	匹配请求的URL路径	路径或正则表达式	location / { ... }
access_log	访问日志文件路径	文件路径	access_log /var/log/nginx/access.log;
error_page	定义错误页面	HTTP状态码 页面路径	error_page 404 /404.html;
ssl_certificate	SSL证书文件路径	文件路径	ssl_certificate /etc/nginx/ssl/cert.pem;
ssl_certificate_key	SSL私钥文件路径	文件路径	ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/key.pem;
ssl_protocols	定义SSL/TLS协议版本	协议版本列表	ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
ssl_ciphers	定义SSL加密算法	加密算法列表	ssl_ciphers 'EECDH+AESGCM:EDH+AESGCM';

3.5 location块

location块的常见配置整理如下：

配置指令	作用	取值	示例
location	匹配请求的URL路径	路径或正则表达式	location / { ... }
root	指定当前location块的根目录	目录路径	root /var/www/html;
index	指定当前location块的默认首页文件	文件名或文件列表	index index.html;
try_files	尝试不同的文件或路径来匹配请求	文件或路径列表	try_files $uri $uri/ /index.html;
rewrite	重写URL	重写规则	rewrite ^/old-url$ /new-url permanent;
proxy_pass	反向代理到后端服务器	后端服务器地址	proxy_pass http://localhost:8080;
fastcgi_pass	将请求传递给FastCGI服务器	FastCGI地址	fastcgi_pass unix:/var/run/php-fpm.sock;
deny	拒绝访问	IP地址、主机名、all	deny 192.168.1.1;
allow	允许访问	IP地址、主机名、all	allow 192.168.1.0/24;
expires	设置缓存过期时间	时间值	expires 1h;

在Nginx的location块中，可以使用正则表达式来匹配复杂的URL路径模式。以下是一些常用的正则表达式及其示例：

• 匹配以特定字符开头的URL路径：

  • 正则表达式：^/admin/.*
  • 示例：location ~ ^/admin/.* { ... }
  • 描述：匹配以/admin/开头的所有URL路径，如/admin/dashboard、/admin/settings等。

• 匹配特定文件扩展名的URL路径：

  • 正则表达式：\.html$
  • 示例：location ~ \.html$ { ... }
  • 描述：匹配以.html结尾的URL路径，如/page.html、/about.html等。

• 匹配数字作为URL路径一部分：

  • 正则表达式：/[0-9]+
  • 示例：location ~ /[0-9]+ { ... }
  • 描述：匹配包含数字的URL路径部分，如/post/123, /user/456等。

• 匹配多种可能性的URL路径：

  • 正则表达式：/(news|blog)/[0-9]+
  • 示例：location ~ /(news|blog)/[0-9]+ { ... }
  • 描述：匹配类似/news/123, /blog/456等多种可能性的URL路径。

• 匹配任意字符的URL路径：

  • 正则表达式：.*
  • 示例：location ~ .* { ... }
  • 描述：匹配任意字符的URL路径。

4、测试

4.1 设置默认界面

编写一个简单的HTML界面作为首页，代码如下，命令为mynginx.html。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>my nginx</title>
	<style>
    body {
        font-family: Arial, sans-serif;
        text-align: center;
    }
    form {
        margin-top: 20px;
    }
    input {
        padding: 5px;
        width: 300px;
    }
    button {
        padding: 5px 10px;
        background-color: #3385ff;
        color: white;
        border: none;
        cursor: pointer;
    }
	</style>
</head>
<body>
    <div>
    <form id="search-form">
        <input type="text" id="search-input" placeholder="请输入搜索内容">
        <button type="submit">搜索</button>
    </form>
	</div>
</body>

</html>

修改配置文件如下，并将上述HTML文件放置在/home/orangepi/Nginx目录下。

events{}

http{ 
  server{
    listen 80;
    server_name localhost;
	
    # 指定根目录
    root /home/orangepi/Nginx;
	
	# 指定默认网页
    index mynginx.html;
  }
}

使用nginx -s reload命令重新加载后进行访问测试：

4.2 编写服务器测试程序

编写服务器测试程序代码如下，通过命令行指定监听的端口：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    if (argc != 2) 
    {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <port>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    int PORT = atoi(argv[1]);
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    
    const char *ok = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"  
                         "Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n\r\n"  
                         "<html><body><h1>OK</h1></body></html>";
    
    // 创建TCP套接字
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定套接字到指定端口
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听端口
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Server listening on port %d\n", PORT);

    while(1)
    {
        printf("Waiting......\n");
        // 接受连接
        if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) 
        {
            perror("accept failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        char rcvbuffer[MAX_SIZE] = {0};
        
        bzero((char *)rcvbuffer, sizeof(rcvbuffer));
        int bytesReceived = read(new_socket, rcvbuffer, MAX_SIZE);

        send(new_socket, ok, strlen(ok), 0);  
        printf("Connect Ok\n");

        usleep(1000);
        
        close(new_socket);
    }
    
    close(server_fd);
    return 0;
}

4.3 测试负载均衡

修改配置文件如下：

events{}

http{ 
  upstream my-servers{
	server localhost:8080 weight=3;
	server localhost:8081 weight=1;
  }
  
  server{
    listen 80;
    server_name localhost;
	
    # 指定根目录
    root /home/orangepi/Nginx;
	
	# 指定默认网页
    index index.html;
	
	location / {
		# 反向代理到后端服务器
		proxy_pass http://my-servers;
	}
  }
}

发起服务器程序，同时在浏览器侧一直访问进行测试：

5、总结

本文讲解了Nginx的特点，详细讲解了配置文件的格式和配置语法，编写测试程序测试了设置默认界面以及负载均衡调节等功能。