【web服务_负载均衡Nginx】三、Nginx 实践应用与高级配置技巧

news2025/4/21 8:45:17

一、Nginx 在 Web 服务器场景中的深度应用​

1.1 静态网站部署与优化​

在 CentOS 7 系统中，使用 Nginx 部署静态网站是最基础也最常见的应用场景。首先，准备网站文件，在/var/www/html目录下创建index.html文件：

sudo mkdir -p /var/www/html
sudo echo "<html><body><h1>Welcome to My Static Website</h1></body></html>" > /var/www/html/index.html
sudo chown -R nginx:nginx /var/www/html

上述命令中，mkdir -p用于创建目录（如果目录不存在），echo命令生成一个简单的 HTML 页面，chown -R修改文件和目录的所有者为nginx用户和组，确保 Nginx 有权限访问。​

接下来，修改 Nginx 的配置文件/etc/nginx/nginx.conf，添加或修改server块：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;  # 替换为实际域名

    location / {
        root /var/www/html;
        index index.html;
    }
}

在这个配置中，listen 80表示 Nginx 监听 80 端口；server_name指定网站的域名；location /定义了根路径的处理规则，root指定网站文件的根目录，index设置默认首页文件。​

配置完成后，通过以下命令重新加载 Nginx 配置：

sudo nginx -s reload

此时，在浏览器中输入服务器的 IP 地址或域名，即可访问部署的静态网站。​

为进一步优化静态网站性能，可利用 Nginx 的缓存功能。在http块中添加如下配置：

http {
    # 其他配置...
    proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            root /var/www/html;
            index index.html;
            proxy_cache my_cache;
            proxy_cache_key "$uri$is_args$args";
            proxy_cache_valid 200 302 60m;
            proxy_cache_valid 404 10m;
        }
    }
}

这里，proxy_cache_path定义了缓存路径和相关参数，包括缓存层级、缓存区域名称、最大缓存大小、缓存失效时间等；proxy_cache启用缓存功能，proxy_cache_key定义缓存键，proxy_cache_valid设置不同响应状态码的缓存有效期。通过这些配置，Nginx 可以缓存静态资源，减少后端服务器的负载，提升访问速度。​

1.2 高并发处理策略​

面对高并发访问，Nginx 提供了多种策略来保障服务的稳定性和性能。首先，可以调整 Nginx 的工作进程数和连接数限制。在nginx.conf的main块中，修改worker_processes和worker_connections参数：

worker_processes auto;  # 根据CPU核心数自动设置工作进程数
events {
    worker_connections 1024;  # 每个工作进程的最大连接数
}

worker_processes auto会自动检测服务器的 CPU 核心数来设置合适的工作进程数，充分利用服务器资源；worker_connections则限制了每个工作进程能够处理的最大连接数。​

其次，配置限流功能可以有效防止恶意请求或突发流量对网站造成冲击。Nginx 的limit_req_zone模块提供了基于漏桶算法的限流功能。在http块中添加如下配置：

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s;

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            limit_req zone=mylimit;
            # 其他配置...
        }
    }
}

limit_req_zone定义了限流区域，$binary_remote_addr表示基于客户端 IP 地址进行限流，zone=mylimit:10m指定限流区域名称和大小，rate=10r/s设置限流速率为每秒 10 个请求。在location块中应用limit_req指令启用限流功能。

二、Nginx 在 API 网关场景中的应用​

2.1 API 网关概念与作用​

API 网关是微服务架构中的重要组件，它作为系统的统一入口，负责接收所有客户端对系统内 API 的请求，并进行统一的管理和分发。API 网关的主要功能包括请求路由、认证授权、流量控制、监控统计等。Nginx 通过灵活的配置和丰富的模块扩展能力，可以实现 API 网关的多种功能。​

2.2 Nginx 作为 API 网关的配置与实践​

假设我们有一个微服务架构，包含用户服务（部署在192.168.1.110:8080）和订单服务（部署在192.168.1.111:8081），需要通过 Nginx 作为 API 网关将不同的 API 请求转发到对应的服务。在nginx.conf中添加如下配置：

http {
    upstream user_service {
        server 192.168.1.110:8080;
    }

    upstream order_service {
        server 192.168.1.111:8081;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name api.example.com;  # 替换为实际API域名

        location /user/ {
            proxy_pass http://user_service;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        }

        location /order/ {
            proxy_pass http://order_service;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        }
    }
}

在这个配置中，通过upstream分别定义了用户服务和订单服务的后端服务器地址；在server块中，根据请求 URL 的前缀（/user/和/order/），将请求分别转发到对应的服务，并设置了相关的请求头信息，以便后端服务获取客户端的真实 IP 等信息。​

为了实现认证授权功能，我们可以使用 Nginx 的 Lua 模块结合 JWT（JSON Web Token）进行身份验证。首先，安装 Nginx 的 Lua 模块（编译 Nginx 时添加--with - lua选项），然后在location块中添加如下 Lua 脚本：

location /user/ {
    content_by_lua '
        local ngx = require "ngx"
        local jwt = require "resty.jwt"
        local token = ngx.req.get_headers()["Authorization"]
        if token then
            local res, err = jwt.verify(token, "your_secret_key", {verify_exp = true})
            if res then
                ngx.exec("@user_service");
            else
                ngx.status = 401
                ngx.say("Unauthorized")
            end
        else
            ngx.status = 401
            ngx.say("Unauthorized")
        end
    ';
    location @user_service {
        proxy_pass http://user_service;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

上述 Lua 脚本从请求头中获取Authorization字段的 JWT 令牌，验证令牌的有效性和过期时间，如果验证通过则将请求转发到后端服务，否则返回 401 未授权错误。​

三、Nginx 高级配置技巧​

3.1 SSL/TLS 配置​

随着网络安全的重要性日益凸显，为网站配置 SSL/TLS 证书实现 HTTPS 访问已成为标配。首先，从证书颁发机构（如 Let's Encrypt）申请 SSL 证书，获取证书文件（通常为.crt文件）和私钥文件（.key文件）。​

然后，在nginx.conf中添加如下配置：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name example.com;  # 替换为实际域名

    ssl_certificate /path/to/your/certificate.crt;
    ssl_certificate_key /path/to/your/private.key;

    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;

    location / {
        root /var/www/html;
        index index.html;
    }
}

listen 443 ssl表示监听 443 端口并启用 SSL；ssl_certificate和ssl_certificate_key指定证书文件和私钥文件的路径；ssl_protocols设置支持的 SSL 协议版本，ssl_ciphers设置加密算法。配置完成后，重新加载 Nginx 配置，网站即可通过 HTTPS 安全访问。​

3.2 日志管理与分析​

Nginx 的日志管理功能可以帮助我们了解用户访问行为、排查故障。在nginx.conf中，可以自定义日志格式和存放路径。例如，定义一个详细的日志格式：

http {
    log_format detailed '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                        '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                        '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for" '
                        '$request_time';

    access_log /var/log/nginx/access.log detailed;
}

log_format定义了名为detailed的日志格式，包含客户端 IP、用户、请求时间、请求内容、响应状态码、响应大小、来源页面、用户代理、转发 IP、请求处理时间等信息；access_log指定访问日志的存放路径和使用的日志格式。​

为了更方便地分析日志，可以使用 AWStats、GoAccess 等工具。以 GoAccess 为例，首先安装 GoAccess：

sudo yum install goaccess

然后，生成日志分析报告：

goaccess /var/log/nginx/access.log -o /var/www/html/report.html --log-format=COMBINED

上述命令将生成一个 HTML 格式的日志分析报告，包含访问统计、热门页面、用户 IP 分布等信息，可在浏览器中查看。​

3.3 动态模块加载与扩展​

Nginx 支持动态加载模块，通过安装第三方模块可以扩展其功能。以安装 Nginx 的ngx_http_image_filter_module模块为例，用于对图片进行实时处理（如缩放、裁剪）。​

首先，下载模块源码：

git clone https://github.com/openresty/ngx_http_image_filter_module.git

然后，重新编译 Nginx 并添加模块：

cd nginx-1.23.3
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \
--add - module=/path/to/ngx_http_image_filter_module
make && sudo make install

编译完成后，在nginx.conf中配置模块：

http {
    # 其他配置...
    location /image/ {
        image_filter resize 300 200;  # 示例：将图片缩放为300x200
        root /var/www/html;
    }
}

上述配置在/image/路径下启用图片处理功能，将请求的图片进行缩放操作。​

本篇文章围绕 Nginx 在 CentOS 7 环境下的实践应用与高级配置技巧展开了全面深入的探讨，涵盖了 Web 服务器场景、API 网关场景以及多种高级配置功能。

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