一、簡介
nginx是一款自由的、開源的、高性能的HTTP服務器和反向代理服務器；同時也是一個IMAP、POP3、SMTP代理服務器；nginx可以作為一個HTTP服務器進行網站的發布處理，另外nginx可以作為反向代理進行負載均衡的實現。
二、功能介紹
2.1、nginx負載均衡
負載均衡建立在現有網絡結構之上，它提供了一種廉價有效透明的方法擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡數據處理能力、提高網絡的靈活性和可用性。負載均衡（Load Balance）其意思就是分攤到多個操作單元上進行執行，例如Web服務器、FTP服務器、企業關鍵應用服務器和其它關鍵任務服務器等，從而共同完成工作任務。--百度百科
nginx提供的負載均衡能力主要包括Http負載均衡，和UDP和TCP負載均衡；
2.1.1、負載均衡算法
1、Round Robin：請求在服務器之間均勻分布，並考慮服務器權重（默認算法）
upstream backend {
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
}
2、Least Connections：在考慮服務器權重的同時，向活動連接數最少的服務器發送請求
upstream backend {
least_conn;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
}
3、IP Hash：向其發送請求的服務器由客戶端IP地址確定。在這種情況下，要么使用IPv4地址的前三個八位字節，要么使用整個IPv6地址來計算哈希值。該方法保證來自同一地址的請求可以到達同一服務器，除非該服務器不可用
upstream backend {
ip_hash;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
}
如果其中一個服務器需要從負載均衡組中暫時移除，可以用down參數標記它，以保持當前客戶端IP地址的散列。將由此服務器處理的請求自動發送到組中的下一個服務器。
upstream backend {
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com down;
}
4、Generic Hash：向其發送請求的服務器由用戶定義的鍵確定，該鍵可以是文本字符串、變量或組合。例如，密鑰可以是成對的源IP地址和端口，或者是URI。
upstream backend {
hash $request_uri consistent;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
}
5、Least Time（NGINX Plus獨有）：對於每個請求，NGINX Plus選擇平均延遲最低且活動連接數最少的服務器，其中最低平均延遲是根據包含到最短時間指令的以下哪些參數計算：
header ：從服務器接收第一個字節的時間
last_byte：從服務器接收完整響應的時間
last_byte inflight：從服務器接收完整響應的時間，考慮到不完整的請求
upstream backend {
least_time header;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
}
6、Random：每個請求都將被傳遞到隨機選擇的服務器。如果指定了兩個參數，NGINX首先考慮服務器權重隨機選擇兩個服務器，然后使用指定的方法選擇其中一個服務器
least_conn：活動連接數最少
least_time=header（NGINX Plus）：從服務器接收響應頭的最小平均時間（$upstream_header_time）
least_time=last_byte（NGINX Plus）：從服務器接收完整響應的最小平均時間（$upstream_response_time）
upstream backend {
random two least_time=last_byte;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
server backend4.example.com;
}
注意：在配置Round Robin以外的任何方法時，將相應的指令（hash、ip_hash、least_conn、least_time或random）放在upstream {}塊中服務器指令列表的上方
其他設置：
Server Weights：默認情況下，NGINX使用Round-Robin方法根據請求的權重在組中的服務器之間分發請求。server指令的weight參數設置服務器的權重；默認值為1：
upstream backend {
server backend1.example.com weight=5;
server backend2.example.com;
server 192.0.0.1 backup;
}
2.1.2、第三方算法
第三方的負載均衡策略的實現需要安裝第三方插件
1、fair：按照服務器端的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配
#動態服務器組
upstream dynamic_zuoyu {
server localhost:8080;
server localhost:8081;
server localhost:8082;
fair; #實現響應時間短的優先分配
}
2、url_hash：按訪問url的hash結果來分配請求，使每個url定向到同一個后端服務器，要配合緩存命中來使用。同一個資源多次請求，可能會到達不同的服務器上，導致不必要的多次下載，緩存命中率不高，以及一些資源時間的浪費。而使用url_hash，可以使得同一個url（也就是同一個資源請求）會到達同一台服務器，一旦緩存住了資源，再此收到請求，就可以從緩存中讀取。
#動態服務器組
upstream dynamic_zuoyu {
hash $request_uri; #實現每個url定向到同一個后端服務器
server localhost:8080;
server localhost:8081;
server localhost:8082;
}
2.2、緩存
緩存（cache），原始意義是指訪問速度比一般隨機存取存儲器（RAM）快的一種高速存儲器，通常它不像系統主存那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術。緩存的設置是所有現代計算機系統發揮高性能的重要因素之一。--百度百科
一般一個請求有：客戶端緩存，代理端緩存（nginx），服務器緩存（redis、Memcache等）
- 客戶端第一次向Nginx請求數據a；
- 當Nginx發現緩存中沒有數據a時，會向服務端請求數據a；
- 服務端接收到Nginx發來的請求，則返回數據a到Nginx，並且緩存在Nginx；
- Nginx返回數據a給客戶端應用；
- 客戶端第二次向Nginx請求數據a；
- 當Nginx發現緩存中存在數據a時，則不會請求服務端；
- Nginx把緩存中的數據a返回給客戶端應用
2.2、web服務器
Web服務器一般指網站服務器，是指駐留於因特網上某種類型計算機的程序，可以向瀏覽器等Web客戶端提供文檔，也可以放置網站文件，讓全世界瀏覽；可以放置數據文件，讓全世界下載。目前最主流的三個Web服務器是Apache、 Nginx 、IIS。-- 百度百科
nginx作為web服務器的優點：
- 輕量級，同樣起web 服務，比apache占用更少的內存及資源 ，支持更多的並發連接，體現更高的效率，這點使 Nginx 尤其受到虛擬主機提供商的歡迎。在高連接並發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品: Nginx在美國是做虛擬主機生意的老板們經常選擇的軟件平台之一. 能夠支持高達 50,000 個並發連接數的響應, 這歸功於Nginx為我們選擇了 epoll and kqueue 作為開發模型.
- 抗並發，nginx 處理請求是異步非阻塞的，而apache 則是阻塞型的，在高並發下nginx 能保持低資源低消耗高性能
- 高度模塊化的設計，編寫模塊相對簡單
- 社區活躍，各種高性能模塊出品迅速啊
- Nginx本身就是一個反向代理服務器
- 負載均衡能力突出，Nginx 既可以在內部直接支持 Rails 和 PHP 程序對外進行服務, 也可以支持作為 HTTP代理 服務器對外進行服務. Nginx采用C進行編寫, 不論是系統資源開銷還是CPU使用效率都比 Perlbal 要好很多
apache是同步多進程模型，一個連接對應一個進程；nginx是異步的，多個連接（萬級別）可以對應一個進程，一般來說，需要性能的web 服務，用nginx 。如果不需要性能只求穩定，那就apache 吧。
當使用nginx作為web服務器時，其必須通過fastcgi協議結合php-fpm使用，而不能像apache那樣直接將php作為自身的一個模塊來處理請求。
當請求交給php-fpm處理之后，當前這個連接是不能斷開的，nginx怎么處理這個連接？連接始終是存在，nginx要維持一段內存空間，保存連接的相關信息（客戶端信息，請求報文等），稱為接收緩沖區，而當nginx准備好數據之后，是通過發送緩存區響應請求給客戶端，所以維持一個請求或者說是一段會話是需要空間的。
如果客戶端能理解fastcgi報文，nginx直接將php-fpm數據處理好的通過fastcgi協議傳送過來的響應報文給到客戶端，拿到一位數據就放到發送緩沖區中，客戶端直接拿到，這個過程就是同步的，nginx就是做了透明轉發。但是上述的過程是不行的，客戶端是無法理解的，php-fpm處理之后的fastcgi協議報文完全送給nginx之后，nginx需要處理成客戶端能識別的http報文才行，所以存儲fastcgi協議報文也是需要空間的，所以這種方式下是異步的
多個請求可能是相同的資源，所以我們可以再nginx中加緩存，當請求過來時，先查看緩存是否存在且沒有過期，有的話，nginx取出緩存數據封裝響應報文給到客戶端，沒有緩存再向動態服務器php-fpm請求數據，php-fpm返回數據后，nginx先緩存起來，再響應給客戶端，這樣就大大減少了動態服務器的壓力。
2.3、反向代理
正向代理：如果把局域網外的 Internet 想象成一個巨大的資源庫，則局域網中的客戶端要訪問 Internet，則需要通過代理服務器來訪問，這種代理服務就稱為正向代理。
反向代理：其實客戶端對代理是無感知的，因為客戶端不需要任何配置就可以訪問，我們只需要將請求發送到反向代理服務器，由反向代理服務器去選擇目標服務器獲取數據后，在返回給客戶端，此時反向代理服務器和目標服務器對外就是一個服務器，暴露的是代理服務器地址，隱藏了真實服務器 IP 地址。
2.4、動靜分離
動靜分離：為了提高網站的響應速度，減輕程序服務器（Tomcat，Jboss等）的負載，對於靜態資源比如圖片，js，css等文件，我們可以在反向代理服務器中進行緩存，這樣瀏覽器在請求一個靜態資源時，代理服務器就可以直接處理，而不用將請求轉發給后端服務器。用戶請求的動態文件比如servlet,jsp則轉發給Tomcat，Jboss服務器處理，這就是動靜分離。這也是反向代理服務器的一個重要的作用。
動靜分離主要是通過nginx+tomcat來實現，其中nginx處理圖片、html、JS、CSS等靜態文件，tomcat處理jsp、servlet等動態請求。所以可以利用nginx作為文件服務器，在公司的內網搭建文件服務器，提供下載功能，挺方便。
動靜分離從目前實現角度來講大致分為兩種：一種是純粹把靜態文件獨立成單獨的域名，放在獨立的服務器上，也是目前主流推崇的方案；另外一種方法就是動態跟靜態文件混合在一起發布，通過 nginx 來分開。
2.5、壓縮和解壓縮
壓縮響應通常顯著的減少傳輸數據的大小。然而，壓縮發生在運行時，它也會增加相當大的處理開銷對性能有負面的影響。Nginx在發送響應到客戶端時執行壓縮，但不對已經壓縮的響應“二次壓縮”。
默認情況下，NGINX僅壓縮MIME類型的響應text/html。要壓縮其他MIME類型的響應，請包含gzip_types指令並列出其他類型。
2.6、高可用性
高可用HA（High Availability）是分布式系統架構設計中必須考慮的因素之一，它通常是指，通過設計減少系統不能提供服務的時間。如果一個系統能夠一直提供服務，那么這個可用性則是百分之百，但是天有不測風雲。所以我們只能盡可能的去減少服務的故障
Keepalived軟件起初是專為LVS負載均衡軟件設計的，用來管理並監控LVS集群系統中各個服務節點的狀態，后來又加入了可以實現高可用的VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虛擬路由器冗余協議）功能。因此，Keepalived除了能夠管理LVS軟件外，還可以作為其他服務（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解決方案軟件
Keepalived高可用服務之間的故障切換轉移，是通過VRRP 來實現的。
在 Keepalived服務正常工作時，主 Master節點會不斷地向備節點發送（多播的方式）心跳消息，用以告訴備Backup節點自己還活着，當主 Master節點發生故障時，就無法發送心跳消息，備節點也就因此無法繼續檢測到來自主 Master節點的心跳了，於是調用自身的接管程序，接管主Master節點的 IP資源及服務。而當主 Master節點恢復時，備Backup節點又會釋放主節點故障時自身接管的IP資源及服務，恢復到原來的備用角色
2.7、郵件代理
NGINX可以將IMAP，POP3和SMTP協議代理到承載郵件帳戶的上游郵件服務器之一，因此可以用作電子郵件客戶端的單個端點。這可能帶來許多好處，例如：
- 輕松擴展郵件服務器的數量
- 根據不同的規則選擇郵件服務器，例如，根據客戶的IP地址選擇最近的服務器
- 在郵件服務器之間分配負載
使用--with-mail用於電子郵件代理功能的--with-mail_ssl_module參數和用於SSL / TLS支持的參數編譯了Mail模塊
三、編譯安裝
3.1、安裝依賴
yum -y install gcc automake autoconf libtool make gcc-c++ #安裝pcre cd /usr/local/src wget https://ftp.pcre.org/pub/pcre/pcre-8.44.tar.gz tar -zxvf pcre-8.44.tar.gz cd pcre-8.44 ./configure make make install #安裝zlib cd /usr/local/src wget http://zlib.net/zlib-1.2.11.tar.gz tar -zxvf zlib-1.2.11.tar.gz cd zlib-1.2.11 ./configure make make install #安裝openssl cd /usr/local/src wget http://www.openssl.org/source/openssl-1.1.1d.tar.gz tar -zxf openssl-1.1.1d.tar.gz cd openssl-1.1.1d ./Configure darwin64-x86_64-cc --prefix=/usr make make install
3.2、安裝nginx
官網：https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/installing-nginx/installing-nginx-open-source/#sources
cd /usr/local/src wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz tar -zxvf nginx-1.18.0.tar.gz cd nginx-1.18.0 ./configure \ --sbin-path=/usr/local/nginx/nginx \ --conf-path=/usr/local/nginx/nginx.conf \ --pid-path=/usr/local/nginx/nginx.pid \ --with-http_gzip_static_module \ --with-http_stub_status_module \ --with-file-aio \ --with-http_realip_module \ --with-http_ssl_module \ --with-stream \ --with-mail=dynamic \ --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.44 \ --with-zlib=/usr/local/src/zlib-1.2.11 \ --with-openssl=/usr/local/src/openssl-1.1.1d make make install
3.3、編譯參數
make是用來編譯的，它從Makefile中讀取指令，然后編譯。
make install是用來安裝的，它也從Makefile中讀取指令，安裝到指定的位置。
configure命令是用來檢測你的安裝平台的目標特征的。它定義了系統的各個方面，包括nginx的被允許使用的連接處理的方法，比如它會檢測你是不是有CC或GCC，並不是需要CC或GCC，它是個shell腳本，執行結束時，它會創建一個Makefile文件。nginx的configure命令支持以下參數：
--prefix=path #定義一個目錄，存放服務器上的文件 ，也就是nginx的安裝目錄。默認使用 /usr/local/nginx。
--sbin-path=path #設置nginx的可執行文件的路徑，默認為 prefix/sbin/nginx.
--conf-path=path #設置在nginx.conf配置文件的路徑。nginx允許使用不同的配置文件啟動，通過命令行中的-c選項。默認為prefix/conf/nginx.conf.
--pid-path=path #設置nginx.pid文件，將存儲的主進程的進程號。安裝完成后，可以隨時改變的文件名 ， 在nginx.conf配置文件中使用 PID指令。默認情況下，文件名 為prefix/logs/nginx.pid.
--error-log-path=path #設置主錯誤，警告，和診斷文件的名稱。安裝完成后，可以隨時改變的文件名 ，在nginx.conf配置文件中 使用 的error_log指令。默認情況下，文件名 為prefix/logs/error.log.
--http-log-path=path #設置主請求的HTTP服務器的日志文件的名稱。安裝完成后，可以隨時改變的文件名 ，在nginx.conf配置文件中 使用 的access_log指令。默認情況下，文件名 為prefix/logs/access.log.
--user=name #設置nginx工作進程的用戶。安裝完成后，可以隨時更改的名稱在nginx.conf配置文件中 使用的 user指令。默認的用戶名是nobody。
--group=name #設置nginx工作進程的用戶組。安裝完成后，可以隨時更改的名稱在nginx.conf配置文件中 使用的 user指令。默認的為非特權用戶。
--with-select_module --without-select_module #啟用或禁用構建一個模塊來允許服務器使用select()方法。該模塊將自動建立，如果平台不支持的kqueue，epoll，rtsig或/dev/poll。
--with-poll_module --without-poll_module #啟用或禁用構建一個模塊來允許服務器使用poll()方法。該模塊將自動建立，如果平台不支持的kqueue，epoll，rtsig或/dev/poll。
--without-http_gzip_module #不編譯壓縮的HTTP服務器的響應模塊。編譯並運行此模塊需要zlib庫。
--without-http_rewrite_module #不編譯重寫模塊。編譯並運行此模塊需要PCRE庫支持。
--without-http_proxy_module #不編譯http_proxy模塊。
--with-http_ssl_module #使用https協議模塊。默認情況下，該模塊沒有被構建。建立並運行此模塊的OpenSSL庫是必需的。
--with-pcre=path #設置PCRE庫的源碼路徑。PCRE庫的源碼（版本4.4 - 8.30）需要從PCRE網站下載並解壓。其余的工作是Nginx的./ configure和make來完成。正則表達式使用在location指令和 ngx_http_rewrite_module 模塊中。
--with-pcre-jit #編譯PCRE包含“just-in-time compilation”（1.1.12中， pcre_jit指令）。
--with-zlib=path #設置的zlib庫的源碼路徑。要下載從 zlib（版本1.1.3 - 1.2.5）的並解壓。其余的工作是Nginx的./ configure和make完成。ngx_http_gzip_module模塊需要使用zlib 。
--with-cc-opt=parameters #設置額外的參數將被添加到CFLAGS變量。例如,當你在FreeBSD上使用PCRE庫時需要使用:--with-cc-opt="-I /usr/local/include。.如需要需要增加 select()支持的文件數量:--with-cc-opt="-D FD_SETSIZE=2048".
--with-ld-opt=parameters #設置附加的參數，將用於在鏈接期間。例如，當在FreeBSD下使用該系統的PCRE庫,應指定:--with-ld-opt="-L /usr/local/lib".
--add-module=<PATH> #靜態加載第三方模塊
--add-dynamic-module=<PATH> #動態加載第三方模塊
四、nginx常用命令
./nginx #啟動nginx
[root@lgh1 nginx]# ./nginx -h
nginx version: nginx/1.18.0
Usage: nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]
Options:
-?,-h : this help
-v : show version and exit #顯示 nginx 的版本
-V : show version and configure options then exit #顯示 nginx 的版本，編譯器版本和配置參數
-t : test configuration and exit #測試配置參數並退出
-T : test configuration, dump it and exit# 測試配置參數，dump出並退出
-q : suppress non-error messages during configuration testing #在配置測試期間禁止顯示非錯誤消息
-s signal : send signal to a master process: stop, quit, reopen, reload #發送信號給主進程；包括stop(停止), quit(退出),reopen(重新打開日志文件), reload(重新加載配置文件)
-p prefix : set prefix path (default: /usr/local/nginx/) #設置nginx的路徑
-c filename : set configuration file (default: /usr/local/nginx/nginx.conf) # 為Nginx指定一個配置文件
-g directives : set global directives out of configuration file #從配置文件中設置全局指令
五、配置文件格式說明
... #全局塊
events { #events塊
...
}
http #http塊
{
... #http全局塊
server #server塊
{
... #server全局塊
location [PATTERN] #location塊
{
...
}
location [PATTERN]
{
...
}
}
server
{
...
}
... #http全局塊
}
1、全局塊：配置影響nginx全局的指令。一般有運行nginx服務器的用戶組，nginx進程pid存放路徑，日志存放路徑，配置文件引入，允許生成worker process數等。
2、events塊：配置影響nginx服務器或與用戶的網絡連接。有每個進程的最大連接數，選取哪種事件驅動模型處理連接請求，是否允許同時接受多個網路連接，開啟多個網絡連接序列化等。
3、http塊：可以嵌套多個server，配置代理，緩存，日志定義等絕大多數功能和第三方模塊的配置。如文件引入，mime-type定義，日志自定義，是否使用sendfile傳輸文件，連接超時時間，單連接請求數等。
4、server塊：配置虛擬主機的相關參數，一個http中可以有多個server。
5、location塊：配置請求的路由，以及各種頁面的處理情況
參考：
https://www.cnblogs.com/1214804270hacker/p/9325150.html
https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/load-balancer/http-load-balancer/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/91296785
https://www.cnblogs.com/fuzhongfaya/p/8944951.html
https://www.cnblogs.com/crazymagic/p/11029487.html
https://www.cnblogs.com/knowledgesea/p/5175711.html