Nginx权威指南：从入门到精通

好的，这是一份非常详细的 Nginx 权威指南，内容涵盖您所要求的各个方面，结构清晰，由浅入深。

Nginx 权威指南

目录

• 第一章：Nginx 背景与前世今生
  • 1.1 Nginx 的诞生背景
  • 1.2 Nginx 的发展历程
  • 1.3 Nginx 的核心目标
• 第二章：Nginx 安装与部署
  • 2.1 系统要求与环境准备
  • 2.2 源码编译安装详解
  • 2.3 包管理器安装 (apt/yum)
  • 2.4 基础配置验证与启动
  • 2.5 开机自启动设置
• 第三章：Nginx 基础知识
  • 3.1 Nginx 核心架构：Master/Worker 模型
  • 3.2 核心配置文件 (nginx.conf) 结构解析
    • 3.2.1 全局块 (main)
    • 3.2.2 事件块 (events)
    • 3.2.3 HTTP 块 (http)
    • 3.2.4 server 块
    • 3.2.5 location 块
  • 3.3 HTTP 协议基础回顾 (Nginx 视角)
  • 3.4 核心功能模块概览
    • 3.4.1 静态内容服务 (ngx_http_static_module)
    • 3.4.2 反向代理 (ngx_http_proxy_module)
    • 3.4.3 负载均衡 (ngx_http_upstream_module)
    • 3.4.4 URL 重写 (ngx_http_rewrite_module)
    • 3.4.5 访问控制 (ngx_http_access_module)
• 第四章：Nginx 监控
  • 4.1 内置状态模块 (ngx_http_stub_status_module)
  • 4.2 第三方监控工具
    • 4.2.1 Nginx Amplify
    • 4.2.2 Prometheus + nginx_exporter
    • 4.2.3 Zabbix
  • 4.3 关键监控指标解读
    • 4.3.1 连接数 (Active, Reading, Writing, Waiting)
    • 4.3.2 请求处理速率 (Requests per second)
    • 4.3.3 上游服务器状态
    • 4.3.4 系统资源 (CPU, 内存, 网络, 磁盘 I/O)
• 第五章：Nginx 调优基础
  • 5.1 工作进程调优
    • 5.1.1 worker_processes
    • 5.1.2 worker_connections
  • 5.2 事件模型调优 (use epoll/poll/kqueue)
  • 5.3 缓冲区与超时设置调优
    • 5.3.1 client_header_buffer_size, large_client_header_buffers
    • 5.3.2 client_body_buffer_size
    • 5.3.3 send_timeout, client_body_timeout, client_header_timeout
  • 5.4 日志优化 (access_log, error_log 级别与路径)
• 第六章：Nginx 性能优化进阶
  • 6.1 高效传输机制
    • 6.1.1 sendfile 与 tcp_nopush
    • 6.1.2 tcp_nodelay
  • 6.2 连接复用
    • 6.2.1 Keepalive (keepalive_timeout, keepalive_requests)
  • 6.3 静态文件缓存优化 (open_file_cache, open_file_cache_valid)
  • 6.4 代理缓存 (proxy_cache) 配置与优化
  • 6.5 Gzip/Brotli 压缩 (gzip, gzip_*)
  • 6.6 负载均衡算法选择与优化 (round-robin, ip_hash, least_conn, hash)
• 第七章：Nginx 与 Lua (OpenResty)
  • 7.1 OpenResty 简介
  • 7.2 Lua 基础语法速览
  • 7.3 ngx_lua 模块核心 API (ngx.say, ngx.print, ngx.req, ngx.location.capture, ngx.exec, ngx.redirect, ngx.var)
  • 7.4 常见应用场景
    • 7.4.1 动态路由与灰度发布
    • 7.4.2 复杂访问控制 (ABAC)
    • 7.4.3 请求/响应体过滤与修改
    • 7.4.4 聚合多个上游服务
    • 7.4.5 实现 WAF 功能
  • 7.5 示例：基于 Lua 的简单访问频率限制
• 第八章：Nginx 优缺点与横向对比
  • 8.1 Nginx 核心优势
    • 8.1.1 高性能、高并发、低内存消耗
    • 8.1.2 异步非阻塞事件驱动架构
    • 8.1.3 反向代理与负载均衡能力强大
    • 8.1.4 配置灵活，模块化设计
    • 8.1.5 社区活跃，生态丰富 (OpenResty)
  • 8.2 Nginx 主要局限
    • 8.2.1 动态内容处理相对较弱 (需结合后端语言)
    • 8.2.2 配置语法学习曲线
    • 8.2.3 模块开发需要 C 语言基础
  • 8.3 横向对比
    • 8.3.1 vs Apache HTTP Server
    • 8.3.2 vs Caddy
    • 8.3.3 vs Envoy
    • 8.3.4 vs HAProxy
• 第九章：Nginx 应用场景
  • 9.1 静态资源 Web 服务器
  • 9.2 反向代理服务器
  • 9.3 负载均衡器
  • 9.4 API 网关
  • 9.5 内容缓存服务器
  • 9.6 安全防护层 (结合 Lua/WAF)
  • 9.7 邮件代理服务器 (mail 模块)
• 第十章：Nginx 运维实践
  • 10.1 配置文件管理 (版本控制、模块化拆分)
  • 10.2 日志切割与归档 (logrotate)
  • 10.3 平滑升级 (nginx -s reload)
  • 10.4 故障排查常用命令 (nginx -t, strace, tcpdump)
  • 10.5 安全加固措施 (最小权限、隐藏版本号、禁用无用模块、WAF)
• 第十一章：Nginx 容器化与云原生
  • 11.1 构建 Nginx Docker 镜像 (最佳实践)
  • 11.2 Kubernetes 中的 Nginx 部署模式
    • 11.2.1 作为 Deployment 运行
    • 11.2.2 作为 Ingress Controller (e.g., nginx-ingress)
  • 11.3 配置管理 (ConfigMap, Secret)
  • 11.4 服务发现与动态 Upstream
  • 11.5 自动扩缩容 (HPA)
• 第十二章：Nginx 集群与高可用
  • 12.1 集群部署模式
  • 12.2 基于 Keepalived + VIP 的高可用方案
  • 12.3 基于 DNS 轮询/负载均衡器的高可用方案
  • 12.4 共享配置与状态同步
• 第十三章：Nginx 与并发、QPS、TPS
  • 13.1 理解并发连接数 (Concurrent Connections)
  • 13.2 理解 QPS (Queries Per Second)
  • 13.3 理解 TPS (Transactions Per Second)
  • 13.4 Nginx 如何影响 QPS/TPS
  • 13.5 估算与性能测试 (ab, wrk, jmeter)
• 第十四章：Nginx 项目实战
  • 14.1 实战一：构建高性能静态资源服务器
    • 14.1.1 场景描述
    • 14.1.2 配置要点 (缓存头、压缩、sendfile)
    • 14.1.3 示例配置代码
  • 14.2 实战二：配置负载均衡反向代理
    • 14.2.1 场景描述 (后端应用集群)
    • 14.2.2 配置要点 (upstream, proxy_pass, 健康检查)
    • 14.2.3 负载均衡算法选择
    • 14.2.4 示例配置代码
  • 14.3 实战三：实现简单的 API 网关
    • 14.3.1 场景描述 (路由、限流、认证)
    • 14.3.2 配置要点 (location 匹配, limit_req, auth_basic, Lua)
    • 14.3.3 示例配置代码 (基础路由 + 限流)
  • 14.4 实战四：OpenResty 实现动态内容 (Lua)
    • 14.4.1 场景描述 (动态路由或聚合)
    • 14.4.2 Lua 脚本编写
    • 14.4.3 示例配置代码
  • 14.5 实战五：Nginx 作为 Kubernetes Ingress Controller
    • 14.5.1 场景描述 (K8s 集群入口)
    • 14.5.2 nginx-ingress 部署与配置
    • 14.5.3 定义 Ingress 资源 (路由规则, TLS)
    • 14.5.4 示例 YAML 代码片段

第一章：Nginx 背景与前世今生

• 1.1 Nginx 的诞生背景 在 21 世纪初，互联网应用面临 C10K 问题（如何同时处理一万个并发连接）的挑战。传统的 Web 服务器（如 Apache）主要采用基于进程或线程的同步阻塞模型，在高并发下资源消耗（内存、CPU 上下文切换）过大，难以有效扩展。俄罗斯工程师 Igor Sysoev 为了解决其雇主 Rambler 网站的性能瓶颈，于 2002 年开始开发 Nginx (发音为 “engine X”)。
• 1.2 Nginx 的发展历程
  • 2004 年：Nginx 首次公开发布。
  • 2011 年：Nginx Inc. 公司成立，提供商业支持和服务。
  • 持续发展：功能不断增强，模块日益丰富，广泛应用于全球各大网站（如 Netflix, Dropbox, WordPress.com 等）。
  • 开源与商业并行：Nginx 保持开源（nginx.org），同时 Nginx Inc. 提供 Nginx Plus 商业版本。
• 1.3 Nginx 的核心目标 Nginx 的设计哲学是高性能、高稳定性、低资源消耗、高扩展性。它采用事件驱动、异步非阻塞的架构，能够高效处理大量并发连接，特别擅长处理静态内容、反向代理和负载均衡。

第二章：Nginx 安装与部署

• 2.1 系统要求与环境准备
  • 主流 Linux 发行版 (Ubuntu, CentOS, Debian)。
  • 确保有 root 或 sudo 权限。
  • 安装编译工具链 (如 gcc, make) 和依赖库 (如 PCRE, zlib, OpenSSL)。
• 2.2 源码编译安装详解
• 下载源码包：wget http://nginx.org/download/nginx-<version>.tar.gz
• 解压：tar -zxvf nginx-<version>.tar.gz
• 进入目录：cd nginx-<version>
• 配置编译选项 (常用)：./configure \\
  –prefix