Nginx应用与运维实战 2020 (王小东) (z-library.sk, 1lib.sk, z-lib.sk)
Author: 王小东
Web Framework
这是一部基于Nginx新版本和云原生应用场景系统讲解Nginx的著作，是作者十余年运维经验的总结。本书从应用、运维以及与Kubernetes和微服务集成3个维度对Nginx的基础知识、工作原理、核心应用、运维管理、集成扩展等重点内容进行了全面、细致的讲解。完全以实战为导向，包含大量的配置案例和示例代码，能帮助读者快速掌握并在实际工作中熟练应用Nginx。 本书共13章，分为4个部分。 ★第一部分 Nginx介绍（第1～4章） 首先，简要分析了Nginx的架构特点及实现原理；其次，讲解了Nginx及其衍生版本Tengine、OpenResty的编译与部署；接着，全面介绍了Nginx的核心配置指令；最后，讲解了动态赋值、访问控制和数据处理这3个Nginx的HTTP功能模块配置指令。 ★第二部分 应用实战（第5～8章） 分别介绍Nginx 在Web服务、代理服务、缓存服务和负载均衡等方面的应用实战，对于所涉及的每个模块，不仅详细分析了相关的技术特点，还给出了具体的配置指令和配置样例。 ★第三部分 运维管理（第9～11章） 首先介绍Nginx的日志配置及基于ELK的日志分析，其次讲解Nginx 的状态监控配置，以及如何利用监控工具Prometheus、Zabbix实现对Nginx的监控管理；最后介绍如何基于LVS、Keepalived搭建Nginx集群负载均衡架构，以及如何结合Jenkins、GitLab和Ansible快速搭建Web化的Nginx集群配置管理框架。 ★第四部分 Nginx与Kubernetes和微服务的应用集成（第12、13章） 分别介绍Nginx在Kubernetes、微服务架构中的应用，包括在Kubernetes中Nginx Ingress 的部署、管理与配置，以及基于OpenResty的开源微服务网关软件Kong的部署与应用。
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Nginx应用与运维实战 王小东 著 ISBN：978-7-111-65992-1 本书纸版由机械工业出版社于2020年出版，电子版由 华章分社（北京华章图文信息有限公司，北京奥维博 世图书发行有限公司）全球范围内制作与发行。 版权所有，侵权必究 客服热线：+ 86-10-68995265 客服信箱：service@bbbvip.com 官方网址：www.hzmedia.com.cn 新浪微博 @华章数媒 微信公众号 华章电子书（微信号：hzebook）
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前言 为什么写这本书 在互联网与我们生活已密不可分的今天，大规 模、高性能的网站架构技术已成为每个互联网技术人 员的必备技能。Nginx作为一款开源的Web服务器软 件，因其具有性能稳定、高并发、低内存耗用、高性 能的处理能力等特点，而被广泛应用到国内外各互联 网厂商的实际生产架构中。由于互联网技术迭代非常 快，云计算、微服务等新技术层出不穷，Nginx也一直 处于活跃开发的状态，并在新版本中增加了很多强大 的功能，与这些新技术紧密集成。同时基于其开源版 本衍生出来的OpenResty和淘宝的Tengine等软件也根 据自身需求提供了优秀的扩展功能，满足了云计算、 微服务等各种技术的应用需求，并在实际生产环境中 得到了广泛应用。
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作为一款Web服务器软件，Nginx实现了Web服务器 的基本功能，用户通过简单的配置指令就可以快速完 成Web服务器的搭建。它还是网络通信协议处理软件， 支持TCP/UDP、HTTP、HTTP/2、gRPC、FastCGI、 SCGI、uWSGI、WebDAV等协议的处理，并实现了相应通 信协议的请求解析、长连接、代理转发、负载均衡、 会话保持等互联网架构中常见的应用功能。同时，它 还是一款高并发服务软件，其采用的固定数量的多进 程模型、事件驱动处理机制、工作流处理方式及模块 化架构等软件开发设计，已成为高并发服务软件开发 的典范。 Nginx自诞生至今已有十几年时间，虽然相关资料 很多，但国内可获得的资料很多是直接翻译自官方文 档，这些资料让读者只是停留在知其然而不知其所以 然的层面，即便有深入讲解某一功能的资料，也仅能 让读者管中窥豹，而无法全面了解Nginx的功能并在实
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际工作中熟练应用。市面上的图书或偏重于Nginx服务 器的搭建，或偏重于Nginx的源码解析，同时Nginx的 新版本及云计算、微服务等新技术迭代较快，这就导 致市面上介绍Nginx最新技术实际应用及运维管理的资 料稀少。而Nginx的用户只有理解了Nginx的各项指令 参数的功用，才能熟练对Nginx的各种功能进行灵活组 合，以使其发挥最高的性能，进而在实际工作中解决 各种问题。鉴于以上原因，本书分别从Nginx介绍、应 用实战、运维管理及与Kubernetes和微服务的应用集 成4个部分来介绍Nginx的特点及运维管理实战经验， 力求给从事互联网技术工作的读者带来帮助。 读者对象 本书的目标群体为具有一定Linux基础的互联网行 业运维工程师、系统架构师。因为Nginx可应用于Web
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服务、负载均衡、微服务等多个方面，所以本书也可 作为开发工程师及软件架构师的日常工作参考书。 本书特色 本书对开源版Nginx自有的配置指令进行了全面介 绍和配置举例，同时力求对涉及的技术术语及其原理 进行阐述，使读者可以深刻理解和掌握Nginx配置指令 的配置方法。Nginx是一款网络通信协议处理软件，涉 及大量网络通信协议的处理方法，对于本书中每个涉 及网络通信协议的配置，笔者都对相关技术特点进行 了介绍，使读者可以结合配置案例掌握Nginx在不同应 用场景下的使用方法。全书所涉及的软件部署均采用 了Docker化的部署方法，不仅充分利用了Docker容器 的便捷部署方式，还满足了目前容器化运维管理工作 的技术需求。
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Nginx现仍处于活跃开发中，本书基于Nginx最新 版本及官方资料撰写，对Nginx开源版本最新功能进行 了完整介绍，还介绍了Nginx与目前比较流行的 Kubernetes和微服务架构应用的集成。 如何阅读本书 Nginx是一款非常优秀的开源软件，笔者主要基于 自身实际使用Nginx的经验来分享Nginx的应用和运维 方法。本书在逻辑上可分为4个部分，分别为Nginx介 绍、应用实战、运维管理，以及Nginx与Kubernetes、 微服务的应用集成。 第一部分 Nginx介绍（第1～4章） 第1章 Nginx概述 Nginx的第一个版本发布于2004年，经过多年的发 展，逐渐演变出Nginx、Nginx Plus、Tengine、
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OpenResty这4个被广泛应用的版本。本章分别介绍了 这4个版本各自的特点，并通过对开源Nginx架构的特 点及实现原理的介绍，使读者对Nginx的功能有初步的 了解。 第2章 Nginx编译及部署 Nginx是用C语言开发的，需要通过对源代码进行 编译才能获得可运行的二进制文件。本章介绍了Nginx 开源版本的编译配置参数及Tengine、OpenResty两个 版本的扩展编译配置参数和所集成的模块，同时介绍 了各个开源版本的编译和基于Docker的编译部署方 法。 第3章 Nginx核心配置指令 Nginx的配置是通过在配置文件中调整不同配置指 令的指令值实现的。本章介绍了Nginx配置文件的目录
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结构及主配置文件nginx.conf的文件结构，并对Nginx 的进程及HTTP核心配置的配置指令进行了介绍和配置 举例。 第4章 Nginx HTTP模块详解 Nginx的HTTP模块配置指令主要负责HTTP请求处理 的配置。本章介绍了Nginx在动态赋值、访问控制、数 据处理这3个方面的配置指令和配置举例。 第二部分 应用实战（第5～8章） 第5章 Nginx Web服务应用实战 Nginx的一个基本功能是作为Web服务器提供HTTP 服务，它支持对静态页面、动态脚本页面、多媒体等 文件的响应和处理。本章通过静态文件服务器、HTTPS 安全服务器、PHP网站搭建、Python网站搭建等实战案 例，介绍了Nginx作为Web服务的应用实战。
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第6章 Nginx代理服务应用实战 Nginx支持HTTP、TCP、gRPC等多种协议的代理， 通过上述代理功能，后端服务器可实现更灵活安全的 部署。本章通过实战案例介绍了Nginx代理相关配置指 令的使用方法及需要关注的客户端源IP问题的解决方 案。 第7章 Nginx缓存服务应用实战 内容缓存是加速用户访问的常用技术。本章介绍 了Nginx缓存模块的配置指令，并通过客户端缓存、代 理缓存、镜像缓存及Memcached集成等应用场景配置案 例，介绍了Nginx作为缓存服务器的应用实战。 第8章 Nginx负载均衡应用实战 Nginx通过上游模块与代理模块共同实现了对后端 服务器的访问负载功能，Nginx支持HTTP、TCP/UDP、
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gRPC、FastCGI、uWSGI、SCGI、Memcached等协议的反 向代理。本章详细介绍了Nginx负载均衡相关的配置指 令和官方自带的负载均衡算法及实现原理。 第三部分 运维管理（第9～11章） 第9章 Nginx日志管理 Nginx的日志分为访问日志和错误日志两种。日志 的收集和分析是日常运维工作的重要内容，日志不仅 可以帮助运维工程师排查Nginx的问题及优化Nginx的 性能，还可以通过与ELK集成为其代理的网站应用提供 安全、性能、可用性及运行的PV/UV等方面的数据，通 过对这些数据进行不同维度的分析，可以了解如何提 升网站应用的运维能力。 第10章 Nginx监控配置及管理
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在Nginx的日常运维管理工作中，Nginx的监控管 理是一项重要的工作，但开源版本Nginx自带的监控数 据采集能力相对较弱。本章介绍了开源Nginx与第三方 模块集成的方法，这些方法增强了Nginx的监控数据采 集能力。本章还介绍了目前流行的监控工具 Prometheus对Nginx服务器的监控、告警方法。另外还 举例介绍了监控工具Zabbix获取Prometheus Exporter 数据，以便在运维管理工作中实现统一化监控管理的 方法。 第11章 Nginx集群负载与配置管理 高业务量的互联网应用架构中，通常都是通过多 组Nginx集群实现后端不同应用服务集群负载均衡的， 本章介绍了基于Keepalived的Nginx集群的多层负载架 构搭建，并举例介绍了通过现有的开源软件Jenkins、
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GitLab和Ansible组合，快速搭建一套Web化的Nginx集 群配置管理框架的方法。 第四部分 Nginx与Kubernetes、微服务的应用集 成（第12～13章） 第12章 Nginx在Kubernetes中的应用 Kubernetes是Google开源的分布式容器管理系 统，它实现了对容器的部署、网络管理、负载调度、 节点集群和资源的扩缩容等自动化管理功能。在该服 务对外发布的方案中，Nginx以Nginx Ingress组件的 方式为Kubernetes集群的Pod应用提供了访问控制、认 证管理、应用层代理、负载均衡等功能，使 Kubernetes对集群中运行于容器的应用程序具有更灵 活的应用层，以提供对外访问的管理能力。本章介绍 了Kubernetes的相关术语及网络通信机制，读者可通 过相关网络通信机制根据实际需求选择Nginx Ingress
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的部署方式，并通过本章介绍的配置映射和注解这两 种不同的配置方式实现日常Nginx Ingress的配置管理 工作。 第13章 Nginx在微服务架构中的应用 近几年，微服务架构技术发展迅猛，已成为目前 主流的应用架构技术。在微服务架构中，Nginx也在微 服务网关等微服务的核心组件中发挥着重要的作用。 本章从软件发展历史的角度介绍了对微服务架构的认 识，并举例介绍了基于OpenResty的开源微服务网关软 件Kong作为微服务网关的应用配置方法。 勘误和支持 由于笔者的水平有限，书中难免存在不足或疏漏 之处，在此恳请读者朋友批评和指正。你可以将异议 发布到本书的支持网站http://www.nginxbar.org，笔
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者将尽量在线上为你提供满意的答复。如果你有更多 的宝贵意见，也欢迎发送邮件至yfc@hzbook.com。非 常感谢你对本书的支持。 致谢 感谢Nginx的作者及其团队，他们提供了一个如此 优秀且应用广泛的开源项目，并使该项目一直处于活 跃开发状态，且不断创新，拥抱新技术，为我们持续 提供日益强大的互联网络通信协议解决方案。 感谢OpenResty的作者章亦春，他将Lua语言以模 块的方式嵌入Nginx中，极大地扩展了Nginx的可编程 性，降低了Nginx功能扩展的难度，给Nginx用户的日 常使用带来了极大的便利。 感谢网络中不吝分享知识的众多朋友，大家分享 的资料补充了笔者个人技术的短板，矫正了笔者诸多
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细节上的不妥之处，给本书的写作带来了极大的帮 助。 感谢机械工业出版社华章公司的编辑杨福川，感 谢他在笔者创作本书过程中给予的指导和帮助。 感谢在工作和生活中给予笔者帮助的家人及朋 友，是你们的理解和支持让我能够完成本书的写作。 王小东 2020年8月
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第1章 Nginx概述 Nginx（发音同“engine x”）是一个高性能的反 向代理和Web服务器软件，最初是由俄罗斯人Igor Sysoev开发的。Nginx的第一个版本发布于2004年，其 源代码基于双条款BSD许可证发布，因其系统资源消耗 低、运行稳定且具有高性能的并发处理能力等特性， Nginx在互联网企业中得到广泛应用。Nginx是互联网 上最受欢迎的开源Web服务器之一，它不仅提供了用于 开发和交付的一整套应用技术，还是应用交付领域的 开源领导者。Netcraft公司2019年7月的统计数据表 明，Nginx为全球最繁忙网站中的25.42%提供了服务或 代理，进一步扩大了其在主机域名领域的占有量，新 增5220万个站点，总数达4.4亿个，市场占有率已经超 过Apache 4.89%。得益于近几年云计算和微服务的快
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速发展，Nginx因在其中发挥了自身优势而得到广泛应 用，且有望在未来占有更多的市场份额。 2019年3月，著名硬件负载均衡厂商F5宣布收购 Nginx，Nginx成为F5的一部分。F5表示，将加强对开 源和Nginx应用平台的投资，致力于Nginx开源技术、 开发人员和社区的发展，更大的投资将为开放源码计 划注入新的活力，会主办更多的开放源码活动，并产 生更多的开放源码内容。
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1.1 Nginx的不同版本 作为最受欢迎的Web服务器之一，Nginx自2004年 发布以来已经得到很多互联网企业的应用。官方目前 有Nginx开源版和Nginx Plus商业版两个版本，开源版 是目前使用最多的版本，商业版除了包含开源版本的 全部功能外，还提供了一些独有的企业级功能。Nginx 在国内互联网企业中也得到了广泛应用，企业在实际 使用中会根据自身的需求进行相应的扩展和增强。目 前国内流行的Nginx主要有两个开源版本，分别是由淘 宝网技术团队维护的Tengine项目和由章亦春发起的 OpenResty项目。
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1.1.1 开源版Nginx Nginx开源版一直处于活跃开发状态，由Nginx公 司负责开发与维护。截至本书写作时，Nginx开源版本 已经更新到1.17.2版本。Nginx自推出以来，一直专注 于低资源消耗、高稳定、高性能的并发处理能力，除 了提供Web服务器的功能外，还实现了访问代理、负载 均衡、内容缓存、访问安全及带宽控制等功能。其基 于模块化的代码架构及可与其他开发语言（如Perl、 JavaScript和Lua）有效集成的可编程特性，使其具有 强大的扩展能力。 部署和优化具有高效率、高性能并发请求处理能 力的应用架构是应用架构师一直追求的目标，在应用 架构技术的迭代中，各种分离式思想成为主流，比如 将访问入口和Web服务器分离、将Web服务器和动态脚
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