Nginx 全场景应用：示例与解析

在现代互联网架构中，Nginx 凭借其高性能、高并发处理能力以及丰富的功能特性，成为了不可或缺的基础设施组件。下面将详细介绍 Nginx 的各种应用场景，并给出对应的配置示例。

一、静态资源服务

场景说明

静态资源服务是 Nginx 最基础且常见的应用场景。在网站中，像图片、CSS、JavaScript 等静态文件的访问频率高，使用 Nginx 来处理这些请求，可以充分发挥其高效读取和传输静态文件的能力，减轻后端应用服务器的压力。

配置示例

server {
    listen 80;
    server_name static.example.com;

    location / {
        root /var/www/static;
        index index.html;
        autoindex on; # 开启目录索引，方便查看目录下文件
    }
}

解释

上述配置里，Nginx 监听 80 端口，当访问 static.example.com 时，会从 /var/www/static 目录查找请求的静态文件。index 指令指定了默认的索引文件，autoindex on 允许用户直接浏览目录内容。

二、反向代理

场景说明

反向代理是 Nginx 非常重要的应用场景。它接收客户端的请求，然后将请求转发给后端的应用服务器，最后把服务器的响应返回给客户端。反向代理可以隐藏后端服务器的真实 IP 地址，增强安全性，同时也能实现负载均衡等功能。

配置示例

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        proxy_pass http://backend_server;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}

upstream backend_server {
    server 192.168.1.100:8080;
}

解释

此配置中，Nginx 监听 80 端口，对于访问 example.com 的请求，会代理到 192.168.1.100:8080 这个后端服务器。通过 proxy_set_header 指令设置请求头，确保后端服务器能获取客户端的真实信息。

三、负载均衡

场景说明

当网站流量增大，单台服务器无法满足高并发需求时，Nginx 的负载均衡功能就发挥了重要作用。它可以将客户端的请求均匀地分配到多个后端服务器上，提高系统的整体性能和可用性。

配置示例

upstream backend_servers {
    # 轮询算法，默认方式
    server 192.168.1.100:8080;
    server 192.168.1.101:8080;
    server 192.168.1.102:8080;
}

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

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

解释

这里定义了一个包含三个后端服务器的 upstream 组，Nginx 默认使用轮询算法将请求依次分配到各个服务器。可以根据服务器的性能为每个服务器设置权重，实现加权轮询。

四、虚拟主机

场景说明

虚拟主机允许在一台服务器上同时运行多个网站，每个网站有独立的域名和配置。这样可以充分利用服务器资源，降低运营成本。

配置示例

# 第一个虚拟主机
server {
    listen 80;
    server_name site1.example.com;

    location / {
        root /var/www/site1;
        index index.html;
    }
}

# 第二个虚拟主机
server {
    listen 80;
    server_name site2.example.com;

    location / {
        root /var/www/site2;
        index index.html;
    }
}

解释

通过不同的 server_name 区分不同的虚拟主机，每个虚拟主机有自己独立的根目录，分别处理不同域名的请求。

五、HTTPS 代理

场景说明

在数据安全日益重要的今天，HTTPS 加密传输是网站的必备功能。Nginx 可以作为 HTTPS 代理服务器，为网站提供安全的访问通道。

配置示例

server {
    listen 443 ssl;
    server_name example.com;

    ssl_certificate /etc/nginx/ssl/example.com.crt;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.com.key;

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

解释

Nginx 监听 443 端口，启用 SSL 加密。需要指定 SSL 证书和私钥的路径，然后将请求代理到后端服务器。

六、URL 重写

场景说明

URL 重写常用于实现 SEO 优化、网站改版、旧 URL 兼容等功能。它可以将用户访问的 URL 转换为另一个 URL。

配置示例

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /old - url/ {
        rewrite ^/old - url/(.*)$ /new - url/$1 permanent; # 301 永久重定向
    }
}

解释

此配置会将所有以 /old - url/ 开头的 URL 重写为以 /new - url/ 开头的 URL，并返回 301 永久重定向状态码。

七、缓存

场景说明

Nginx 的缓存功能可以将经常访问的内容缓存到本地，减少对后端服务器的请求，提高网站的响应速度。

配置示例

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=100m inactive=60m;

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        proxy_pass http://backend_server;
        proxy_cache my_cache;
        proxy_cache_valid 200 302 60m;
        proxy_cache_valid 404 1m;
    }
}

解释

首先定义了一个缓存路径和缓存区域 my_cache，在 location 块中启用缓存，并设置不同状态码的缓存时间。

八、限流

场景说明

限流可以防止服务器被恶意攻击或因突发流量而崩溃。Nginx 可以根据请求的 IP 地址、请求频率等进行限流。

配置示例

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s;

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            limit_req zone=mylimit;
            proxy_pass http://backend_server;
        }
    }
}

解释

limit_req_zone 定义了一个限流区域，以客户端 IP 地址为标识，每秒最多处理 10 个请求。limit_req 指令应用该限流规则。

九、WebSocket 代理

场景说明

随着实时交互应用的增多，WebSocket 被广泛应用。Nginx 可以作为 WebSocket 代理服务器，处理 WebSocket 协议的请求。

配置示例

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /ws/ {
        proxy_pass http://backend_websocket_server;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "Upgrade";
    }
}

解释

对于以 /ws/ 开头的请求，Nginx 将其代理到后端的 WebSocket 服务器，并通过设置请求头来升级协议为 WebSocket。

十、TCP/UDP 代理

场景说明

除了 HTTP 协议，Nginx 还可以对 TCP 和 UDP 协议的流量进行代理，例如用于代理 MySQL 数据库连接、DNS 查询等。

配置示例

stream {
    upstream mysql_backend {
        server 192.168.1.100:3306;
    }

    server {
        listen 3307;
        proxy_pass mysql_backend;
    }
}

解释

上述配置中，Nginx 在 TCP 层面监听 3307 端口，将接收到的流量代理到 192.168.1.100:3306 的 MySQL 服务器。