Nginx服务器学习笔记

Nginx 服务器从入门到实践 —— 完整学习笔记

🎯 目标读者：想要系统学习 Nginx 的运维工程师、后端开发者 📦 内容覆盖：基础概念 → 安装部署 → 核心配置 → 反向代理 → 负载均衡 → HTTPS → 实战案例 ⏱️ 预计阅读时间：30 分钟

目录

• 一、Nginx 是什么？
• 二、Nginx 的架构之美
• 三、安装与基础命令
• 四、配置文件全景解析
• 五、静态 Web 服务器
• 六、虚拟主机
• 七、反向代理
• 八、Location 匹配规则
• 九、URL 重写
• 十、负载均衡
• 十一、HTTPS 与 SSL/TLS
• 十二、Basic 认证
• 十三、PHP 集成（FastCGI）
• 十四、常用变量与日志
• 十五、常见问题排查

一、Nginx 是什么？

Nginx（发音 “engine-x”）是一款由俄罗斯工程师 Igor Sysoev 开发的高性能 HTTP 和反向代理服务器。它以高并发、低内存消耗、事件驱动著称，一台服务器即可支撑数万并发连接。

🚀 Nginx 的三大核心能力

💡 为什么 Nginx 这么牛？

Apache 模型：每个请求 → fork 一个进程/线程 → 处理完销毁
↓
1万并发 = 1万个进程 = 💥内存爆炸

Nginx 模型：1 个 Master + N 个 Worker（每个 Worker 单线程异步处理）
↓
1万并发 = 几个 Worker 轻松应对 = ✅稳如泰山

核心秘诀是 epoll/kqueue 网络 I/O 模型：

• 同步非阻塞，一个 Worker 可以同时处理成千上万个连接
• 不像 Apache 那样"一个请求一个进程"，而是像餐厅里一个服务员同时服务多张桌子
• worker_processes auto; 自动匹配 CPU 核数

二、Nginx 的架构之美

Nginx 采用经典的 Master-Worker 多进程架构：

┌─────────────────────────────────────┐
│ Master 进程 │
│ (以 root 运行，负责管理) │
│ • 读取配置 │
│ • 绑定端口 │
│ • 创建/管理 Worker │
│ • 处理 reload 信号 │
└──────────┬──────────┬────────────────┘
│ │
┌──────▼──┐ ┌────▼──────┐
│ Worker1 │ │ Worker2 │ …
│ (处理请求)│ │ (处理请求) │
│ 单线程 │ │ 单线程 │
│ 异步IO │ │ 异步IO │
└─────────┘ └──────────┘

热重载（Graceful Reload）原理

执行 nginx -s reload 时发生了什么？

1. Master 收到 reload 信号
2. Master 加载新配置，创建一批新的 Worker
3. 旧 Worker 继续处理完手头的请求
4. 旧 Worker 处理完毕后优雅退出
5. 新 Worker 开始接收新请求
↓
整个过程不中断服务！✨

📌 关键配置：worker_processes auto; 自动设置为 CPU 核心数，不多不少刚刚好。

三、安装与基础命令

3.1 实验环境

3.2 网络配置

# === nginx-server ===
hostnamectl set-hostname nginx-server
nmcli connection modify ens33 ipv4.method manual \\
ipv4.addresses 10.1.8.10/24 ipv4.gateway 10.1.8.2 ipv4.dns 10.1.8.2 autoconnect yes
nmcli connection up ens33

# === nginx-client ===
hostnamectl set-hostname nginx-client
nmcli connection modify ens33 ipv4.method manual \\
ipv4.addresses 10.1.8.11/24 ipv4.gateway 10.1.8.2 ipv4.dns 10.1.8.2 autoconnect yes
nmcli connection up ens33

3.3 安装 Nginx

# 添加 EPEL 仓库
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

# 安装
yum -y install nginx

# 启动并设置开机自启
systemctl enable nginx –now

# 开放防火墙
firewall-cmd –add-service=http –permanent
firewall-cmd –reload

3.4 Hello World

# 备份默认首页
mv /usr/share/nginx/html/index.html{,.ori}

# 写一个测试页面
echo "Hello World From Nginx" > /usr/share/nginx/html/index.html

配置本地 hosts：

# Windows: C:\\Windows\\System32\\drivers\\etc\\hosts
# Linux/Mac: /etc/hosts
10.1.8.10 www.laogao.cloud

测试：

curl http://www.laogao.cloud
# 输出: Hello World From Nginx 🎉

3.5 常用命令速查

四、配置文件全景解析

Nginx 的主配置文件位于 /etc/nginx/nginx.conf，结构层次如下：

main（全局）
├── events（事件驱动配置）
└── http（HTTP 服务）
├── server（虚拟主机 1）
│ └── location（URL 路由）
├── server（虚拟主机 2）
│ └── location
└── upstream（负载均衡池）

4.1 全局配置段

user nginx; # Worker 进程运行用户
worker_processes auto; # 自动匹配 CPU 核数
error_log /var/log/nginx/error.log; # 错误日志
pid /run/nginx.pid; # 进程 ID 文件
include /usr/share/nginx/modules/*.conf; # 加载模块配置

4.2 Events 事件段

events {
worker_connections 1024; # 每个 Worker 最大连接数
use epoll; # Linux 下推荐 epoll 模型
multi_accept on; # 一次接受多个新连接
}

📐 并发计算：最大并发 = worker_processes × worker_connections 例如：4 核 × 1024 = 4096 并发

4.3 HTTP 段（核心配置）

http {
include /etc/nginx/mime.types; # MIME 类型映射
default_type application/octet-stream; # 默认 MIME

# 访问日志格式
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;

sendfile on; # 零拷贝文件传输，性能提升
tcp_nopush on; # 配合 sendfile，减少网络包数量
tcp_nodelay on; # 禁用 Nagle 算法，降低延迟
keepalive_timeout 65; # HTTP 长连接超时
types_hash_max_size 4096; # MIME 类型哈希表大小

# 引入子配置文件
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;

# 默认虚拟主机
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name _; # 匹配所有域名
root /usr/share/nginx/html;

include /etc/nginx/default.d/*.conf;

error_page 404 /404.html;
location = /404.html { }

error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html { }
}
}

五、静态 Web 服务器

最基础的 Nginx 用法——直接提供静态文件。

server {
listen 80;
server_name static.test.com;
root /data/static;
index index.html;
}

🎯 最佳实践：sendfile on; 利用零拷贝技术，静态文件传输效率极高。

六、虚拟主机

一台服务器跑多个网站？虚拟主机来搞定！

6.1 基于域名的虚拟主机

server {
server_name web1.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/web1;
}

server {
server_name web2.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/web2;
}

mkdir /usr/share/nginx/web{1,2}
echo "web1.laogao.cloud" > /usr/share/nginx/web1/index.html
echo "web2.laogao.cloud" > /usr/share/nginx/web2/index.html
systemctl restart nginx

# 测试
curl http://web1.laogao.cloud/ # → web1.laogao.cloud
curl http://web2.laogao.cloud/ # → web2.laogao.cloud

6.2 基于端口的虚拟主机

server {
listen 8081;
server_name www.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/8081;
}

server {
listen 8082;
server_name www.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/8082;
}

curl http://www.laogao.cloud:8081 # → 8081
curl http://www.laogao.cloud:8082 # → 8082

七、反向代理

7.1 什么是反向代理？

用户 → Nginx（代理）→ 后端服务器（Tomcat/SpringBoot/Node/PHP）
↑
"中间商赚差价"——隐藏后端、统一入口、安全加层

类比：你给公司前台打电话，前台帮你转接到具体部门。你只知道前台号码，不关心内部怎么转。前台就是反向代理。

7.2 基础配置

location /api/ {
proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
proxy_set_header Host $http_host; # 传递原始域名
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # 传递客户端真实 IP
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 传递代理链
}

7.3 proxy_pass 的 / 玄学——必须搞懂！

这是最容易踩坑的地方！

# 场景一：proxy_pass 末尾带 /
location /api/ {
proxy_pass http://192.168.1.102:9090/;
}
# 请求: http://localhost/api/user/list
# 转发: http://192.168.1.102:9090/user/list ← /api 被"剪掉"了

# 场景二：proxy_pass 末尾不带 /
location /api/ {
proxy_pass http://192.168.1.102:9090;
}
# 请求: http://localhost/api/user/list
# 转发: http://192.168.1.102:9090/api/user/list ← /api 被"保留"

🔑 口诀：带 / 就"剪掉"前缀；不带 / 就"保留"前缀。

八、Location 匹配规则

Location 是 Nginx 的路由核心，决定了"哪个 URL 走哪个处理逻辑"。

8.1 匹配优先级（从高到低）

优先级 1 (最高): location = /uri # 精确匹配
优先级 2: location ^~ /uri # 前缀匹配（不检查正则）
优先级 3: location ~ regex # 区分大小写的正则
优先级 4: location ~* regex # 不区分大小写的正则
优先级 5: location /uri # 普通前缀匹配
优先级 6 (最低): location / # 通用匹配（兜底）

8.2 各类型实战

# 1️⃣ 精确匹配：只匹配 /login，/login?a=1 和 /login/ 都不匹配
location = /login {
proxy_pass http://backend_login:8080;
}

# 2️⃣ 前缀优先：/static/ 开头全部命中，不检查正则
location ^~ /static/ {
proxy_pass http://backend_static:80;
}

# 3️⃣ 正则匹配（区分大小写）：匹配 .jpg/.png/.gif 结尾
location ~ \\.(jpg|png|gif)$ {
proxy_pass http://backend_img:80;
}

# 4️⃣ 正则匹配（不区分大小写）：匹配 .JPG 也匹配 .jpg
location ~* \\.(jpg|png|gif)$ {
proxy_pass http://backend_img:80;
}

# 5️⃣ 普通前缀：/api/ 开头即可
location /api/ {
proxy_pass http://backend_api:9090;
}

# 6️⃣ 兜底匹配：上面都没命中时
location / {
proxy_pass http://backend_main;
}

8.3 完整示例

upstream backend_main { server 192.168.1.200:8080; }
upstream backend_api { server 192.168.1.201:9090; }
upstream backend_static { server 192.168.1.202:80; }
upstream backend_login { server 192.168.1.203:8080; }

server {
listen 80;
server_name localhost;

location = /login { # 精确匹配登录
proxy_pass http://backend_login;
proxy_set_header Host $host;
}

location ^~ /static/ { # 静态资源前缀
proxy_pass http://backend_static/;
proxy_set_header Host $host;
}

location ~* \\.(jpg|png|gif)$ { # 图片正则
proxy_pass http://backend_static;
proxy_set_header Host $host;
}

location /api/ { # API 前缀
proxy_pass http://backend_api/;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}

location / { # 兜底
proxy_pass http://backend_main;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
}

九、URL 重写

rewrite 指令可以在 Nginx 层面改写 URL。

9.1 基本语法

rewrite regex replacement [flag];

9.2 实战案例

# 将 /nginx1/xxx 和 /nginx2/xxx 剥离前缀后转发
location ~ /nginx[12].* {
rewrite ^/nginx[12](.*)$ $1 break; # 去掉 /nginx1 或 /nginx2 前缀
proxy_pass http://nginx2.laogao.cloud;
index index.html;
}

# 请求: http://www.laogao.cloud/nginx1/index.html
# 转发: http://nginx2.laogao.cloud/index.html

十、负载均衡

10.1 基本概念

负载均衡 = 把流量均匀分发到多台后端服务器，既提升承载能力，又实现高可用。

┌─────────────┐
用户 → Nginx│ 负载均衡器 │→ nginx1 (10.1.8.21)
│ │→ nginx2 (10.1.8.22)
│ │→ nginx3 (10.1.8.23)
└─────────────┘

10.2 upstream 基础配置

upstream backends {
server nginx1.laogao.cloud:80;
server nginx2.laogao.cloud:80;
server nginx3.laogao.cloud:80;
}

server {
listen 80;
server_name www.laogao.cloud;
location / {
proxy_pass http://backends/;
}
}

10.3 六种负载均衡算法

1️⃣ 轮询（Round Robin）—— 默认

一人一次，绝对公平：

upstream backends {
server nginx1.laogao.cloud:80;
server nginx2.laogao.cloud:80;
server nginx3.laogao.cloud:80;
}

# 测试 90 次请求
for i in {1..90}; do curl http://10.1.8.20 -s; done | sort | uniq -c
# 结果：
# 30 Welcome to nginx1
# 30 Welcome to nginx2
# 30 Welcome to nginx3

2️⃣ 加权轮询（Weight）—— 能者多劳

给性能强的服务器分配更多流量：

upstream backends {
server nginx1.laogao.cloud:80 weight=10;
server nginx2.laogao.cloud:80 weight=20;
server nginx3.laogao.cloud:80 weight=30;
}

# 测试 60 次请求
# 10 nginx1（10/60 ≈ 16.7%）
# 20 nginx2（20/60 ≈ 33.3%）
# 30 nginx3（30/60 ≈ 50%）

3️⃣ IP Hash —— 会话保持

同一个客户端 IP 始终路由到同一台后端，解决 Session 问题：

upstream backends {
ip_hash;
server nginx1.laogao.cloud:80;
server nginx2.laogao.cloud:80;
server nginx3.laogao.cloud:80;
}

# 测试 60 次请求 —— 全部落在同一台！
# 60 Welcome to nginx2

⚠️ 注意：如果用户经过 NAT 或代理，IP 可能相同，导致流量倾斜。

4️⃣ Generic Hash —— 自定义哈希键

根据 URL、Cookie 等任意变量做哈希：

upstream backends {
hash $request_uri; # 同一个 URL 始终落到同一台后端
server nginx1.laogao.cloud:80;
server nginx2.laogao.cloud:80;
server nginx3.laogao.cloud:80;
}

5️⃣ Least Connections —— 最小连接数

把请求发给当前连接最少的那台：

upstream backends {
least_conn;
server nginx1.laogao.cloud:80;
server nginx2.laogao.cloud:80;
server nginx3.laogao.cloud:80;
}

📊 适合请求处理时间不均衡的场景（有的请求快、有的请求慢）。

6️⃣ Least Time（Nginx Plus 商业版）

根据响应时间分配，智能但需要付费：

upstream backends {
least_time header; # 或 last_byte
server nginx1.laogao.cloud:80;
server nginx2.laogao.cloud:80;
server nginx3.laogao.cloud:80;
}

10.4 upstream 完整参数

upstream backends {
keepalive 32; # 保持到后端的空闲连接数

server nginx1.laogao.cloud:80 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server nginx2.laogao.cloud:80 max_fails=3 fail_timeout=30s weight=2;
server nginx3.laogao.cloud:80 max_fails=3 fail_timeout=30s backup;
server nginx4.laogao.cloud:80 max_fails=3 fail_timeout=30s down;
}

10.5 算法选择决策图

需要会话保持？
├── 是 → ip_hash（最简单）或 generic hash（更灵活）
└── 否 → 服务器性能不同？
├── 是 → weight（加权轮询）
└── 否 → 请求耗时差异大？
├── 是 → least_conn
└── 否 → round-robin（默认即可）

十一、HTTPS 与 SSL/TLS

11.1 自签名证书生成（三步走）

mkdir certs && cd certs

# Step 1: 生成私钥
openssl genrsa -out www.key 2048

# Step 2: 生成证书签名请求 (CSR)
# CN= 后面填你的域名！
openssl req -new -key www.key -out www.csr \\
-subj "/C=CN/ST=JS/L=NJ/O=LM/OU=DEVOPS/CN=www.laogao.cloud/emailAddress=admin@laogao.cloud"

# Step 3: 自签名颁发证书（有效期 3650 天）
openssl x509 -req -days 3650 -in www.csr -signkey www.key -out www.crt

生成的文件说明：

11.2 配置 HTTPS

# 将证书移动到安全目录
mkdir /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud
mv www* /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud

# 创建 HTTPS 配置
server {
listen 443 ssl http2;
listen [::]:443 ssl http2;
server_name www.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/html;

# SSL 证书
ssl_certificate /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud/www.crt;
ssl_certificate_key /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud/www.key;

# SSL 优化
ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3; # 只启用安全协议
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5; # 强加密套件
ssl_prefer_server_ciphers on; # 优先服务器端加密顺序
ssl_session_cache shared:SSL:10m; # 会话缓存
ssl_session_timeout 10m; # 会话超时
}

# HTTP → HTTPS 自动跳转
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name www.laogao.cloud;
return 301 https://$host$request_uri; # 301 永久重定向
}

开放 HTTPS 端口：

firewall-cmd –add-service=https –permanent
firewall-cmd –reload

11.3 测试验证

curl http://www.laogao.cloud/
# → 301 Moved Permanently（自动跳转）

curl -k https://www.laogao.cloud
# → Hello World From Nginx（-k 忽略自签名证书警告）

curl -Lk http://www.laogao.cloud
# → Hello World From Nginx（-L 跟随重定向）

十二、Basic 认证

给敏感页面加个简单的密码保护。

12.1 安装工具并创建密码文件

yum -y install httpd-tools

# 创建用户 laogao，密码 123456
htpasswd -b -c /etc/nginx/.htpasswd laogao 123456

12.2 Nginx 配置

server {
listen 443 ssl http2;
listen [::]:443 ssl http2;
server_name www.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/html;

ssl_certificate /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud/www.crt;
ssl_certificate_key /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud/www.key;

# Basic 认证保护
location /auth-basic/ {
auth_basic "Basic Auth"; # 提示信息
auth_basic_user_file "/etc/nginx/.htpasswd"; # 密码文件
}
}

12.3 测试

# 无需密码 → 401 Unauthorized
curl -k https://www.laogao.cloud/auth-basic/

# 带密码访问
curl -ku laogao:123456 https://www.laogao.cloud/auth-basic/
# → Test Page for Basic Authentication ✅

十三、PHP 集成（FastCGI）

Nginx 本身不解析 PHP，需要通过 FastCGI 协议转发给 PHP-FPM 处理。

请求 .php → Nginx → FastCGI → PHP-FPM（监听 9000 端口）→ 执行 PHP → 返回结果

13.1 安装 PHP-FPM

yum install -y php php-fpm
yum install -y php-gd php-common php-pear php-mbstring php-mcrypt

systemctl enable php-fpm –now

# 验证
php -v
php -r "echo 'Hello PHP';"

13.2 配置 Nginx 解析 PHP

server {
listen 443 ssl http2;
listen [::]:443 ssl http2;
server_name www.laogao.cloud;
root /usr/share/nginx/html;

ssl_certificate /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud/www.crt;
ssl_certificate_key /etc/ssl/certs/www.laogao.cloud/www.key;

# PHP 处理：匹配所有 .php 结尾的请求
location ~ \\.php$ {
try_files $uri =404; # 文件不存在返回 404
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000; # PHP-FPM 地址
fastcgi_index index.php; # 默认索引文件
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name; # 脚本路径
include fastcgi_params; # 加载 FastCGI 通用参数
}
}

# HTTP 跳转 HTTPS
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name www.laogao.cloud;
return 301 https://$host$request_uri;
}

13.3 最佳实践：独立 PHP 配置文件

把 PHP 配置抽出来，避免在每个 server 块中重复：

# /etc/nginx/default.d/php.conf
location ~ \\.php$ {
try_files $uri =404;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}

然后在 server 块中引入：

server {
# …
include /etc/nginx/default.d/*.conf; # 自动加载 php.conf
}

13.4 测试 PHP

echo "<?php phpinfo(); ?>" > /usr/share/nginx/html/info.php
systemctl restart nginx

# 浏览器访问或 curl
curl -k https://www.laogao.cloud/info.php
# → 看到 PHP 信息页 🎉

十四、常用变量与日志

14.1 Nginx 内置变量

Nginx 提供了丰富的内置变量，方便在配置中动态引用：

14.2 日志配置

# 定义日志格式（main）
log_format main '$remote_addr – $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

# 启用访问日志
access_log /var/log/nginx/access.log main;

一条典型日志：

192.168.1.100 – – [07/Aug/2026:14:30:00 +0800] "GET /api/user HTTP/1.1"
200 1234 "https://www.example.com/" "Mozilla/5.0…" "10.1.8.10"

十五、常见问题排查

🔴 502 Bad Gateway

原因：Nginx 收到了来自上游服务器的无效响应。 排查：后端服务是否启动？端口是否正确？防火墙是否放行？

🔴 504 Gateway Timeout

原因：后端处理超时，Nginx 等不及了。 排查：后端响应是否过慢？增加 proxy_read_timeout。

🔴 499 Client Closed Request

原因：客户端在 Nginx 返回响应前主动断开连接。 排查：通常是页面加载太慢，用户刷新或关闭了页面。

🔴 403 Forbidden

原因：没有权限访问。 排查：文件权限是否正确？目录是否有 index 文件？autoindex 是否开启？

🛠 性能优化检查清单

# ✅ 静态文件高性能配置
sendfile on; # 零拷贝
tcp_nopush on; # 减少包数量
tcp_nodelay on; # 降低延迟
keepalive_timeout 65; # 长连接

# ✅ Gzip 压缩
gzip on;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript;

# ✅ 安全防护
location /admin {
allow 192.168.1.0/24; # IP 白名单
deny all;
}

# ✅ 并发连接数
worker_processes auto; # 匹配 CPU
worker_connections 1024; # 每个 Worker 连接数
# 最大并发 = cpu 核数 × 1024

📚 总结

本文从零开始系统讲解了 Nginx 的全部核心知识点：

Nginx 学习路线图：
┌─────────────┐
│ 1. 基础概念 │ → 什么是 Nginx、为什么高性能
├─────────────┤
│ 2. 安装部署 │ → yum 安装、防火墙配置
├─────────────┤
│ 3. 配置文件 │ → main/events/http/server/location 五层结构
├─────────────┤
│ 4. 静态站点 │ → root / index
├─────────────┤
│ 5. 虚拟主机 │ → 域名/端口 两种方式
├─────────────┤
│ 6. 反向代理 │ → proxy_pass + / 号玄学
├─────────────┤
│ 7. Location │ → 六种匹配 + 优先级 = 精确 > 前缀 > 正则 > 通用
├─────────────┤
│ 8. 负载均衡 │ → 六种算法（rr/weight/ip_hash/hash/least_conn/least_time）
├─────────────┤
│ 9. HTTPS │ → OpenSSL 自签名 + 301 跳转
├─────────────┤
│10. 高级功能 │ → Basic认证 / PHP-FPM / URL重写 / 日志
└─────────────┘

💡 学习建议：建议一边看一边动手敲命令，把本文的每个示例都在你的环境中跑一遍。 🔗 官方文档：nginx.org/en/docs/ 📅 学习日期：2026-08-07

Happy Learning! 🚀