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架构——Nginx功能、职责、原理、配置示例、应用场景

article 2025/2/24 15:34:35

以下是关于 Nginx 的功能、职责、原理、配置示例、应用场景及其高性能原因的详细说明：

一、Nginx 的核心功能

1. 静态资源服务

功能：直接返回静态文件（如 HTML、CSS、JS、图片、视频等）。

配置示例：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    root /var/www/html;  # 静态文件根目录
    location / {
        index index.html;
    }
}

2. 反向代理

功能：将客户端请求转发到后端服务器（如 Tomcat、Node.js、Python 应用等），隐藏后端细节。

配置示例：

server {
    listen 80;
    server_name api.example.com;
    location / {
        proxy_pass http://backend_servers;  # 转发到后端服务器组
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }
}

3. 负载均衡

功能：将请求分发到多个后端服务器，支持多种负载均衡算法（轮询、权重、IP 哈希等）。

配置示例：

upstream backend_servers {
    server 192.168.1.101:8080 weight=3;  # 权重轮询
    server 192.168.1.102:8080;
    server 192.168.1.103:8080 backup;    # 备用服务器
}

4. SSL/TLS 终止

功能：处理 HTTPS 加密和解密，减轻后端服务器压力。

配置示例：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name example.com;
    ssl_certificate /etc/nginx/ssl/example.crt;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.key;
    location / {
        proxy_pass http://backend_servers;
    }
}

5. 缓存加速

功能：缓存动态内容或静态资源，减少后端负载并提升响应速度。

配置示例：

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m inactive=60m;
server {
    location / {
        proxy_cache my_cache;
        proxy_pass http://backend_servers;
        proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 缓存有效时间
    }
}

6. 访问控制与安全

功能：限制 IP 访问、请求速率、防盗链等。

配置示例：

location /admin {
    allow 192.168.1.0/24;  # 允许特定 IP 段
    deny all;              # 拒绝其他 IP
}

location /uploads {
    valid_referers none blocked example.com;  # 防盗链
    if ($invalid_referer) {
        return 403;
    }
}

7. 日志记录

功能：记录请求日志，支持自定义日志格式。

配置示例：

log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log /var/log/nginx/access.log main;

二、Nginx 的核心职责

Web 服务器：高效处理静态资源请求。
反向代理网关：转发请求到后端应用服务器，隐藏后端架构。
负载均衡器：分配流量到多个服务器，提升系统可用性。
安全防护层：通过 SSL 加密、访问控制保护后端服务。
流量管理：实现限流、缓存、压缩（如 Gzip）等优化。

三、Nginx 的工作原理

1. 事件驱动模型

异步非阻塞 I/O：
Nginx 使用 epoll（Linux）或 kqueue（BSD）等系统调用，单线程可处理数千并发连接，避免传统多线程模型的上下文切换开销。
多进程架构：
- Master 进程：负责读取配置、绑定端口、管理 Worker 进程。
- Worker 进程：实际处理请求的进程，彼此独立，避免资源竞争。