NGINX服务器配置与优化指南

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NGINX 服务器配置与优化指南
第 1 章 NGINX 基础概念与安装.................................................................................................... 3
1 NGINX 简介...................................................................................................................... 3
2 安装 NGINX...................................................................................................................... 3
2.1 在 Debian/Ubuntu 系统上安装.................................................................................. 3
2.2 在 Red Hat/CentOS 系统上安装................................................................................ 3
2.3 在 macOS 上安装......................................................................................................... 3
3 配置文件结构介绍......................................................................................................... 4
第 2 章 基本配置与启动............................................................................................................... 4
1 配置语法规则................................................................................................................ 4
2 配置指令概述................................................................................................................ 5
3 启动、停止与重启 NGINX.............................................................................................. 5
第 3 章 虚拟主机配置................................................................................................................... 6
1 基于 IP 的虚拟主机....................................................................................................... 6
2 基于端口的虚拟主机..................................................................................................... 6
3 基于域名的虚拟主机..................................................................................................... 7
第 4 章 Location 匹配规则.......................................................................................................... 8
1 location 指令用法........................................................................................................ 8
2 正则表达式匹配............................................................................................................. 8
3 常用匹配规则案例......................................................................................................... 9
第 5 章 文件处理与缓存............................................................................................................. 10
1 静态文件处理.............................................................................................................. 10
1.1 静态文件路径配置................................................................................................... 10
1.2 文件类型处理........................................................................................................... 10
1.3 文件压缩.................................................................................................................. 10
1.4 expires 缓存............................................................................................................ 10
2 文件缓存配置.............................................................................................................. 10
2.1 开启 open_file_cache............................................................................................ 10
2.2 开启 open_file_cache_errors............................................................................... 10
2.3 开启 proxy_cache.................................................................................................... 10
3 expires 指令使用........................................................................................................ 11
3.1 expires 指令参数.................................................................................................... 11
3.2 expires 配置示例.................................................................................................... 11
第 6 章 反向代理与负载均衡..................................................................................................... 11
1 反向代理原理与配置................................................................................................... 11
1.1 反向代理概述........................................................................................................... 11
1.2 反向代理的工作原理............................................................................................... 11
1.3 NGINX 反向代理配置................................................................................................ 11
2 负载均衡策略.............................................................................................................. 12
2.1 轮询（Round Robin）............................................................................................. 12
2.2 最少连接（Least Connections）.......................................................................... 12

2.3 IP 哈希（IP Hash）................................................................................................ 12
2.4 加权负载均衡........................................................................................................... 12
3 负载均衡的高级配置................................................................................................... 13
3.1 健康检查.................................................................................................................. 13
3.2 负载均衡器故障转移............................................................................................... 13
3.3 会话保持.................................................................................................................. 13
3.4 动态负载均衡........................................................................................................... 13
第 7 章 SSL/TLS 配置与优化...................................................................................................... 13
1 SSL/TLS 基础概念........................................................................................................ 13
2 证书与私钥配置........................................................................................................... 14
3 SSL 优化与安全增强.................................................................................................... 14
第 8 章 功能优化与压力测试..................................................................................................... 15
1 功能优化策略.............................................................................................................. 15
1.1 系统层面优化........................................................................................................... 15
1.2 NGINX 配置优化........................................................................................................ 15
1.3 缓存策略优化........................................................................................................... 16
2 压力测试工具介绍....................................................................................................... 16
2.1 Apache Bench (ab)................................................................................................. 16
2.2 YSlow........................................................................................................................ 16
2.3 JMeter...................................................................................................................... 16
2.4 LoadRunner.............................................................................................................. 16
3 功能调优案例分析....................................................................................................... 16
第 9 章 安全性与防护................................................................................................................. 17
1 常见攻击类型与防护策略........................................................................................... 17
1.1 DDoS 攻击.................................................................................................................. 17
1.2 SQL 注入攻击............................................................................................................ 17
1.3 XSS 攻击.................................................................................................................... 17
2 配置安全头部.............................................................................................................. 18
2.1 HTTP Strict Transport Security（HSTS）........................................................18
2.2 Content Security Policy（CSP）........................................................................ 18
2.3 XContentTypeOptions............................................................................................. 18
2.4 XFrameOptions......................................................................................................... 18
3 限制请求速率与连接数............................................................................................... 18
3.1 限制请求速率........................................................................................................... 18
3.2 限制连接数.............................................................................................................. 19
第 10 章 监控与故障排查........................................................................................................... 19
1 监控工具与指标......................................................................................................... 19
1.1 监控工具................................................................................................................ 19
1.2 关键指标................................................................................................................ 19
2 日志分析.................................................................................................................... 20
2.1 日志类型................................................................................................................ 20
2.2 分析方法................................................................................................................ 20
3 常见故障排查方法与技巧......................................................................................... 20

第 1 章 NGINX 基础概念与安装

1.1 NGINX 简介

NGINX（发音为“EngineX”）是一个高功能的 HTTP 和反向代理服务器，同

时也用于邮件（IMAP/POP3/SMTP）代理服务器。它由俄罗斯程序员 Igor Sysoev

创建，并于 2004 年首次公开发布。作为一个开源软件，NGINX 以其稳定性、高功

能、低资源消耗和简单的配置而广受欢迎。

NGINX 采用异步事件驱动的方法，能够处理数以万计的并发连接，特别适

合于高并发、高流量以及资源受限的环境。它支持多种负载均衡方法，并能够作

为缓存服务器使用，有效提升了 Web 服务器的整体功能和可靠性。

1.2 安装 NGINX

安装 NGINX 的过程依据不同的操作系统会有所差异。以下是几种常见操作系

统上的安装步骤概述。

1.2.1 在 Debian/Ubuntu 系统上安装

在 Debian 或Ubuntu 系统上，可以通过以下命令安装 NGINX：

shell

sudo apt update

sudo apt install nginx

1.2.2 在 Red Hat/CentOS 系统上安装

对于 Red Hat 或CentOS 系统，可以使用以下命令安装 NGINX：

shell

sudo yum install epelrelease

sudo yum install nginx

在某些情况下，可能需要启用 EPEL（Extra Packages for Enterprise

Linux）仓库来安装 NGINX。

1.2.3 在 macOS 上安装

在 macOS 上，可以使用 Homebrew 包管理器来安装 NGINX：

shell

brew update

brew install nginx

1.3 配置文件结构介绍

NGINX 的配置文件通常位于以下几个路径：

`/etc/nginx/nginx.conf`：主配置文件，包含了全局配置指令。

`/etc/nginx/conf.d/`：该目录下通常包含服务器模块配置文件，以

`.conf`为扩展名。

`/etc/nginx/sitesavailable/`：存储服务器配置的地方，通常每个站点

一个配置文件。

`/etc/nginx/sitesenabled/` ：该目录下的文件是符号，指向

`sitesavailable`目录下的配置文件，表明该配置是激活状态。

以下是配置文件结构的基本组成：

`main` 块：这是配置文件的外层块，可以包含多个上下文（如

events、）。

`events`块：定义了 NGINX 处理连接的方式。

``块：包含与 HTTP 协议相关的配置指令，可以嵌套多个 server 块。

`server`块：定义一个虚拟服务器的配置，处理特定域名或IP 地址的请

求。

`location`块：位于 server 块内部，定义了处理特定请求 URI 的配置。

每个块都可以包含特定的指令，这些指令决定了 NGINX 的行为和功能。正确

理解这些配置文件的结构对于配置和优化 NGINX。

第 2 章基本配置与启动

2.1 配置语法规则

NGINX 服务器的配置文件通常位于/etc/nginx/nginx.conf，此外可能还包

括多个包含特定配置的子配置文件。配置文件遵循特定的语法规则，以下为主要

的配置语法规则：

（1）配置文件由指令和块组成。

（2）每条指令以分号（;）结尾，指令与其参数之间以空格分隔。

（3）块指令由大括号（{和}）包围，可以在块内部定义多条指令，适用

于特定上下文。

（4）注释使用井号（）开始，可位于行首或代码行末尾。

（5）配置文件区分大小写。

（6）指令可以包含参数，参数可以包含变量、字符串、正则表达式等。

（7）支持包含其他配置文件，使用 include 指令。

2.2 配置指令概述

NGINX 配置指令主要分为以下几类：

（ 1 ）核心指令：用于设置全局参数，如工作进程数

（worker_processes）、错误日志级别（error_log）等。

（2）事件指令：用于配置连接处理机制，如每个工作进程的最大连接数

（worker_connections）。

（3） HTTP 指令：用于配置 HTTP 服务器相关的设置，包括主服务器块和多

个虚拟服务器块。

主服务器块：定义默认服务器配置，如监听端口（ listen）、根目录

（root）等。

虚拟服务器块：定义特定域名的服务器配置，如server_name、location

等。

（4） stream 指令：用于配置 TCP/UDP 代理。

（5）指令：用于配置邮件代理。

2.3 启动、停止与重启 NGINX

启动、停止与重启 NGINX 服务可以通过以下命令实现：

（1）启动 NGINX：

sudo systemctl start nginx

或

sudo /etc/init.d/nginx start

（2）停止 NGINX：

sudo systemctl stop nginx

或

sudo /etc/init.d/nginx stop

（3）重启 NGINX：

sudo systemctl restart nginx

或

sudo /etc/init.d/nginx restart

在执行上述命令前，请保证已经正确配置了NGINX 配置文件，并检查配置

文件的语法是否正确，以避免服务启动失败。

第 3 章虚拟主机配置

3.1 基于 IP 的虚拟主机

基于 IP 的虚拟主机是通过不同的 IP 地址来区分不同的网站。要配置基于 IP

的虚拟主机，需遵循以下步骤：

（1）保证服务器有多个IP地址，且每个虚拟主机使用不同的 IP。

（ 2 ）修改 NGINX 配置文件，通常位于`/etc/nginx/nginx.conf`

或`/etc/nginx/conf.d/`目录下的某个文件。

（3）在``块内为每个IP地址创建一个`server`块，配置如下：

nginx

server {

listen 192.168.1.1:80;

server_name example.;

root /var/www/example.;

其他配置，如location、index 等

}

server {

listen 192.168.1.2:80;

server_name another.;

root /var/www/another.;

其他配置，如location、index 等

}

3.2 基于端口的虚拟主机

基于端口的虚拟主机是使用不同的端口号来区分不同的网站。以下是配置基

于端口的虚拟主机的步骤：

（1）确定要使用的端口号，保证未被其他服务占用。

（2）修改 NGINX 配置文件，为每个端口创建一个`server`块。

（3）在``块内为每个端口配置监听，如下所示：

nginx

server {

listen 80;

server_name example.;

root /var/www/example.;

其他配置，如location、index 等

}

server {

listen 81;

server_name another.;

root /var/www/another.;

其他配置，如location、index 等

}

3.3 基于域名的虚拟主机

基于域名的虚拟主机是最常见的虚拟主机配置方式，通过不同的域名来区

分不同的网站。以下是配置基于域名的虚拟主机的步骤：

（1）保证服务器有一个或多个有效的域名解析到服务器的 IP 地址。

（2）修改 NGINX 配置文件，通常在`/etc/nginx/conf.d/`目录下创建一

个新的配置文件。

（3）在``块内为每个域名创建一个`server`块，配置如下：

nginx

server {

listen 80;

server_name example.;

root /var/www/example.;

其他配置，如location、index 等

}

server {

listen 80;

server_name another.;

root /var/www/another.;

其他配置，如location、index 等

}

注意：配置完成后，保证重新加载或重启 NGINX 使配置生效。`systemctl

reload nginx` 或 `nginx s reload`。

第 4 章 Location 匹配规则

在 NGINX 中，Location 指令用于根据请求的 URI 来选择不同的配置，实现

对请求的处理。本章将详细介绍 Location 的匹配规则，包括其用法、正则表达式

匹配，以及一些常用的匹配规则案例。

4.1 location 指令用法

Location 指令可以在、server 或location 块中定义，用于指定处理特定请

求的配置。其基本语法如下：

location [modifier] pattern {

}

其中，`modifier`是可选的，如`=`、`^~`、`~`和`~`等，它们影响匹配的

优先级和行为；`pattern`是匹配请求的 URI 的模式。

4.2 正则表达式匹配

NGINX 支持使用正则表达式进行 URI 匹配，正则表达式匹配的 location 通

常以`~`或`~`开头，其中`~`表示区分大小写的匹配，而`~`表示不区分大小写

的匹配。

以下是一些使用正则表达式的匹配规则示例：

location ~ \.php$ {

fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;

fastcgi_index index.php;

fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /path/to/script.php;

include fastcgi_params;

}

location ~ \.(jpgpnggif)$ {

expires 30d;

gzip off;

}

4.3 常用匹配规则案例

以下是一些常用的 Location 匹配规则案例：

精确匹配：

location = / {

只匹配根目录的请求

}

前缀匹配：

location /images/ {

匹配以/images/开始的请求

}

优先前缀匹配：

location ^~ /static/ {

优先匹配/static/，不检查正则表达式匹配

}

使用正则表达式匹配特定后缀：

location ~ \.$ {

匹配以.结尾的请求

}

不区分大小写的正则表达式匹配：

location ~ \.jpg$ {

匹配以.jpg 结尾的请求，不区分大小写

}

这些匹配规则可以根据实际需求进行组合和配置，以实现灵活的请求处理

策略。在配置时，应注意Location 指令的顺序，因为 NGINX 会从多个 Location

中选取第一个匹配的规则进行处理。

第 5 章文件处理与缓存

5.1 静态文件处理

静态文件处理在 Web 服务器中占据了重要的地位，其高效的处理能力对整

个服务器的功能有着直接的影响。在 NGINX 中，针对静态文件的优化主要包括以

下几个方面：

5.1.1 静态文件路径配置

通过 root 指令配置静态文件根目录；

使用 alias 指令指定一个路径别名，优化文件路径匹配。

5.1.2 文件类型处理

通过 types{}指令设置 MIME 类型，保证文件被正确处理；

使用 default_type 指令为未识别的文件类型指定一个默认 MIME 类型。

5.1.3 文件压缩

开启 gzip 压缩功能，减小文件传输体积，提高传输效率；

设置 gzip_types 指令，指定需要压缩的文件类型。

5.1.4 expires 缓存

合理配置 expires 指令，设置静态文件的浏览器缓存时间，减少重复请求。

5.2 文件缓存配置

缓存是提高Web 服务器功能的重要手段，可以有效减少后端负载，提高响

应速度。在 NGINX 中，可以配置以下类型的缓存：

5.2.1 开启 open_file_cache

开启 open_file_cache，提高文件描述符的复用率；

设置 open_file_cache_min_uses、open_file_cache_valid 等参数，调整

缓存行为。

5.2.2 开启 open_file_cache_errors

开启 open_file_cache_errors，缓存打开文件时出现的错误信息，避免

重复打开错误文件。

5.2.3 开启 proxy_cache

配置 proxy_cache，实现后端内容缓存；

设置 proxy_cache_key、proxy_cache_path 等参数，调整缓存策略。

5.3 expires 指令使用

expires 指令用于设置 HTTP 响应头中的 Expires 字段和 CacheControl 字段，

从而控制客户端和代理服务器对资源的缓存行为。

5.3.1 expires 指令参数

off：关闭expires 功能；

time：设置缓存时间，如"10d"表示 10 天；

epoch：设置缓存时间为1970年1月1 日，即不缓存；

max：设置最大缓存时间。

5.3.2 expires 配置示例

针对不同文件类型设置不同的缓存时间；

在 location 块中为特定资源设置缓存。

通过本章的配置与优化，可以显著提高 NGINX 服务器对静态文件的处理能

力，减少后端负载，提高用户体验。在实际应用中，需要根据实际业务需求和服

务器硬件资源进行合理配置。

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NGINX服务器配置与优化指南第1章NGINX基础概念与安装....................................................................................................31.1NGINX简介......................................................................................................................31.2安装NGINX.................................

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