Nginx系列之核心模块(上)

Nginx核心模块为nginx提供核心配置功能，包括静态目录配置、localtion匹配、限速以及各种优化参数，下面针对这几方面详细展开来说nginx的核心模块, 此部分内容分为上下两节;

1. 静态服务配置之root和alias

root和alias都可以在配置静态服务时发挥重要的作用，二者可以达到相同的功能，但是也有很大的不同，每个都有其适应的场景。

alias: alias后直接加路径，实现请求路径的替换。比如:

location /i/ {    alias /data/w3/images/;}# 当访问/i/top.gif，/data/w3/images/top.gif将发送给客户端。

在配置alias的路径时，可以包含除$document_root和$realpath_root外的变量。当alias用在正则模式的的localtion匹配时，localtion正则匹配中应该包含正则捕获并在alias中引用，示例如下:

location ~ ^/users/(.+\.(?:gif|jpe?g|png))$ {    alias /data/w3/images/$1;}

当localtion匹配alias指令的最后部分，可用root指令代替，更容易理解，示例如下:

location /images/ {    alias /data/w3/images/;}location /images/ {    root /data/w3;}# 以上两种的配置功能完全一致，但root指令更容易理解与简洁。

root: 直接加路径，指定请求的根目录。
示例:

location /i/ {    root /data/w3;}

当请求/i/top.gif，/data/w3/i/top.gif将会发送给客户端。在配置root的路径时，可以包含除$document_root和$realpath_root外的变量。使用root指令通过简单指定路径即可获取请求文件的路径，但是无法达到对请求URI的修改，此时需要使用alias指定来配置。

2. 客户端大文件上传的配置需求

client_max_body_size: size，单位可以k m g等 设置客户端请求body的最大允许大小，即"Content-Length"请求头字段中指定值。如果请求中的对应大小超过配置的值，则会向客户端返回413(Request Entity Too Large)错误。请注意，浏览器无法正确显示此错误。将size设置为0将禁用对客户端请求主体大小的检查。

3. 优雅的错误处理

error_page: error_page code ... [=[response]] uri;
配置上下文为http,server,location,if in location,无默认值。功能为定义将为指定错误显示的URI。

i述配置中code为对应的异常状态码，比如404,403,500,502等，此处可以指定多个，空格分隔即可。[=[response]]表示将对应错误码转为指定的状态码，比如200。uri为返回给客户端的响应uri，uri可含有变量。

示例:

error_page 404             /404.html;error_page 500 502 503 504 /50x.html;

这会导致内部重定向到指定的uri，而客户端请求方法已更改为“GET”（对于“GET”和“HEAD”以外的所有方法）。

示例:

error_page 404 =200 /empty.gif;

上述通过"=response"，来改变响应码。

如果错误响应是由代理服务器或FastCGI/uwsgi/SCGI/gRPC服务器处理的，并且服务器可能返回不同的响应代码(例如200、302、401或404)，则可以使用以下配置进行处理:

error_page 404 = /404.php;

可以看到以上配置中其实是省略了response，默认服务器返回的状态码一致。如果在内部重定向期间无需更改URI和方法，则可以将错误处理传递到命名location:

location / {    error_page 404 = @fallback;}location @fallback {    proxy_pass http://backend;}

如果uri处理导致错误，则将最后一次发生的错误的状态代码返回给客户端。
也可以使用URL重定向进行错误处理:

error_page 403      http://example.com/forbidden.html;error_page 404 =301 http://example.com/notfound.html;

在上面的示例中，默认情况下，响应代码302返回给客户机。它只能被更改为一个重定向状态码(301,302,303,307，和308)。
当且仅当当前级别上没有定义error_page指令时，这些指令才从上一级继承。

4. 静态大文件处理优化

directio: dirrectio size | off; 默认为off，配置上下文：http,server,location。首次在nginx 0.7.7版本中引入。
当我们配置size后，当文件大小超过size后，将启用对应系统的directio相关系统调用来对文件进行处理，这在nginx作为静态大文件下载服务时，非常有用。在nginx 0.7.15后，当配置sendfile指令后，该指令自动禁用。
示例：

directio 4m;

在linux相关系统中，我们也可以使用aio指令来对大文件下载进行优化。 aio: aio on | off | threads[=pool]; 默认为off，配置上下文：http, server, location, 引入在0.8.11版本。

location /video/ {    aio            on;    output_buffers 1 64k;}

以上配置，即可打开aio(即异步io)配置。在linux中，aio需要kernel 2.6.22版本支持。

location /video/ {    aio            on;    directio       512;    output_buffers 1 128k;}

在Linux上，directio仅可用于读取在512字节边界（对于XFS为4K）上对齐的块。未对齐结尾的文件以阻塞模式读取。对于字节范围请求和不是从文件开头开始的FLV请求也是如此：在文件的开头和结尾读取未对齐的数据将被阻塞。

在Linux上同时启用AIO和sendfile时，AIO用于大于或等于directio指令中指定的大小的文件，而sendfile用于较小的文件或禁用directio的文件。

示例:

location /video/ {    sendfile       on;    aio            on;    directio       8m;}

另外nginx在处理读取和发送文件时，可采用多线程的方式(1.7.11)，该方式不阻塞工作进程。默认情况下，禁用多线程，应在编译时使用--with-threads配置参数启用它。当前，多线程仅与epoll，kqueue和eventport方法兼容。仅在Linux上支持文件的多线程发送。示例:

location /video/ {    sendfile       on;    aio            threads;}

aio具体所使用的线程池配置可由poll指令配置，参考http://nginx.org/en/docs/ngx_core_module.html#thread_pool，指定线程池的配置如下:

aio threads=pool$disk;

5. 自定义http头部传递规则控制

控制自定义http头部的合法性主要有ignore_invalid_headers和underscores_in_headers。

ignore_invalid_headers: 控制无效头部是否应该被忽略，默认on, 合法的头部由有效名称由英文字母，数字，连字符[-]和可能的下划线组成(由underscores_in_headers指令控制)。

underscores_in_headers: 控制客户端请求头字段中是否可以含有下划线。禁止使用下划线时，名称中包含下划线的请求标头字段将被标记为无效，默认为off。

以上两个指令配置上下文: http, server。

注意:
如果指令是在server级别指定的，则仅当server为默认server时才使用其值。指定的值也适用于监听在相同地址和端口上所有虚拟服务器。

6. keepalive长连接

•keepalive_disable: 控制不同浏览器keepalive的禁用情况。配置格式: keepalive_disable none | browser ...; 默认值: keepalive_disable msie6;

browser参数指定将受影响的浏览器。可指定多个。 1. msie6 禁用与旧版本MSIE的keepalive连接。 2. safari 禁用与macOS和类似macOS的操作系统上的Safari和类似Safari的浏览器的keepalive链接。 3. none 启用与所有浏览器的保持活动连接。

•keepalive_requests: 设置keepalive连接的最大服务请求数。请求数量到达最大值，将关闭连接。配置格式: keepalive_requests number; 默认值: keepalive_requests 100;

注意: 定期关闭连接对于释放每个连接的内存分配是必要的。因此，使用过高的最大请求数可能会导致过度的内存使用，不建议这样做。

•keepalive_timeout: 设置keepalive最大的超时时长，配置格式: keepalive_timeout timeout [header_timeout]; 默认值: keepalive_timeout 75s;

第一个参数设置超时时长，在这段时间中，如果客户端连接保持活动状态，那么在服务的keepalive连接也将处于打开状态直到到达超时时长。零值将禁用客户端的keepalive连接。可选的第二个参数在"Keep-Alive: timeout = time"响应头中设置一个值。两个参数可以不同。

7. 传输速率限制

•limit_except: 限制http请求方法，无默认值，配置上下文为location。配置格式:limit_except method ... { ... }

limit_except GET {    allow 192.168.1.0/32;    deny  all;}

在上面的配置中，只允许来自192.168.1.0/32网段的GET和HAED请求。

method参数: GET，HEAD，POST，PUT，DELETE，MKCOL，COPY，MOVE，OPTIONS，PROPFIND，PROPPATCH，LOCK，UNLOCK或PATCH。允许GET方法时HEAD方法也被允许。

可以使用ngx_http_access_module，ngx_http_auth_basic_module和ngx_http_auth_jwt_module(1.13.10)模块指令来对请求http方法进行进一步限制。

•limit_rate: limit_rate rate; 默认值: limit_rate 0; 配置上下文: http, server, location, if in location。

限制向客户端传输响应的速率。该速率以每秒字节数指定。零值禁用速率限制。该限制是根据请求设置的，因此，如果客户端同时打开两个连接，则总速率将是指定限制的两倍。
rate参数可以含有变量，结合map指令就可以做到不同条件配置不同的速率，这使得配置起来更加的灵活,示例如下:

map $slow $rate {    1     4k;    2     8k;}limit_rate $rate;

速率限制也可以在代理服务器响应的“ X-Accel-Limit-Rate”标头字段中设置。可以使用proxy_ignore_headers，fastcgi_ignore_headers，uwsgi_ignore_headers和scgi_ignore_headers指令禁用此功能。

•limit_rate_after: limit_rate_after size; 默认值：limit_rate_after 0;配置上下文: http, server, location, if in location。

通过limit_rate_after指令，我们可以设置客户端传输的起始容量，达到此限制后开启速率限制。

location /flv/ {    flv;    limit_rate_after 500k;    limit_rate       50k;}

在上面的配置中，当客户端连接传输达到500k时，将开始速率限制。

总结

这次就说到这里，nginx核心模块中最常使用的location还没登场，放下下次单独聊聊，并加上nginx一些优化选项，敬请期待!