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Nginx编译安装

Nginx 是一款优秀的开源软件,支持在 FreeBSD、Linux、Windows、macOS 等多种操作系统平台下编译及运行。CentOS 拥有良好的系统结构和工具软件生态环境,是一款基于 Linux 的非常流行的发行版本。CentOS 源自 RedHat 企业版,按照 Linux 的开源协议编译而成,在稳定性及技术的可持续性方面完全可以代替 RedHat 企业版,因此我们选择将它 CentOS 作为本教程的操作系统环境。

1、编译环境准备

1) 操作系统的准备

Nginx 是一款优秀的开源软件,是运行在操作系统上的应用程序,因此 Nginx 的性能依赖于操作系统及其对底层硬件的管理机制,为了使 Nginx 在运行时发挥最大的性能,需要对操作系统的服务配置和参数做一些调整。系统服务配置可用如下方式实现。

① 系统服务安装

CentOS 可用最小化安装,安装完毕后,用如下命令补充工具。

yum -y install epel-release                           # 安装扩展工具包yum源
yum install net-tools wget nscd lsof            # 安装工具

② DNS 缓存

编辑 /etc/resolv.conf 配置 DNS 服务器,打开 NSCD 服务,缓存 DNS,提高域名解析响应速度。

systemctl start nscd.service                         # 启动NSCD服务
systemctl enable nscd.service

③ 修改文件打开数限制

操作系统默认单进程最大打开文件数为 1024,要想实现高并发,可以把单进程的文件打开数调整为 65536。

echo "* soft nofile 65536                             # *号表示所用用户
\* hard nofile 65536" >>/etc/security/limits.conf

2) Linux 内核参数

Linux 系统是通过 proc 文件系统实现访问内核内部数据结构及改变内核参数的,proc 文件系统是一个伪文件系统,通常挂载在 /proc 目录下,可以通过改变 /proc/sys 目录下文件中的值对内核参数进行修改。

/proc/sys 目录下的目录与内核参数类别如下表所示。

目录 内核参数类别
fs 文件系统
kernel CPU、进程
net  网络
vm 内存

Linux 系统环境下,所有的设备都被看作文件来进行操作,建立的网络连接数同样受限于操作系统的最大打开文件数。最大打开文件数会是系统内存的 10%(以 KB 来计算),称为系统级限制,可以使用 sysctl -a | grep fs.file-max 命令查看系统级别的最大打开文件数。

同时,内核为了不让某个进程消耗掉所有的文件资源,也会对单个进程最大打开文件数做默认值处理,称之为用户级限制,默认值一般是 1024,使用 ulimit -n 命令可以查看用户级文件描述符的最大打开数。

Nginx 是一款 Web 服务器软件,通过系统层面的网络优化可以提升 HTTP 数据传输的效率。HTTP 协议是基于 TCP/IP 通信协议传递数据的,了解 TCP 建立连接(三次握手)及进行数据传输的机制是优化网络相关内核参数的基础。相关术语说明如下。
  • SYN:建立连接标识;
  • ACK:确认接收标识;
  • FIN:关闭连接标识;
  • seq:当前数据包编号,在实际传输过程中,数据会被拆成多个数据包传输给接收端,接收端再通过该编号将多个数据包拼接为完整的数据;
  • ack:确认号,为上一个数据包的编号 +1。

TCP 建立连接并进行数据传输的流程如下图所示,具体说明如下。
  • Client(下图中 ① 的位置)主动将请求报文(SYN=1,初始编号 seq=x)发送给 Server,将自己的状态更改为 SYN_SENT;
  • Server(下图中 ② 的位置)返回确认报文(SYN=1,ACK=1,确认号 ack=x+1,初始编号 seq=y),将自己的状态更改为 SYN_RCVD;
  • Client(下图中 ③ 的位置)返回确认报文(ACK=1,确认号 ack=y+1,编号 seq=x+1)给 Server,将自己的状态更改为 ESTABLISHED;
  • Server(下图中 ③ 的位置)收到确认报文后,将自己的状态更改为 ESTABLISHED,并与 Client 实现数据传输。

TCP建立连接
图:TCP建立连接

数据传输完毕后,TCP 关闭连接流程如下图所示,具体说明如下。
  • 发起端(下图中 ① 的位置)主动将连接关闭报文(FIN=1,编号 seq=u)发送给响应端,将自己的状态更改为 FIN_WAIT_1;
  • 响应端(下图中 ② 的位置)返回确认报文(ACK=1,确认号 ack=u+1,编号 seq=v)给发起端,将自己的状态更改为 CLOSE_WAIT;
  • 发起端(下图中 ② 的位置)收到确认报文后,将自己的状态更改为 FIN_WAIT_2,等待响应端发送连接释放报文;
  • 响应端(下图中 ③ 的位置)发送连接释放报文(FIN=1,ACK=1,编号 seq=w,确认号 ack=u+1)给发起端,将自己的状态更改为 LAST-ACK;
  • 发起端(下图中 ④ 的位置)收到连接释放报文后,发送确认报文(ACK=1,seq=u+1,ack=w+1)给响应端,将自己的状态更改为 TIME_WAIT,系统会在等待 2 倍MSL(Maximum Segment Lifetime)时间后关闭连接,释放资源;
  • 响应端(下图中 ④ 的位置)收到确认报文后,关闭连接,释放资源;
  • 关闭连接的动作不限于 Client 和 Server,不同角色都可作为发起端主动发起关闭连接的请求;
  • 有时发起端也可以在下图中 ① 发送 reset 报文给响应端,不经过 ②、③、④ 步骤立刻关闭连接。

TCP关闭连接
图:TCP关闭连接

CentOS 操作系统支持通过配置 sysctl.conf 文件中相关内核参数的方式实现对 proc/sys 目录下文件内容的调整。

2、Nginx源码编译

1) Nginx源码获取

Nginx 源码可通过官网直接下载,源码获取命令如下:

mkdir -p /opt/data/source
cd /opt/data/source
wget http://nginx.org/download/nginx-1.17.4.tar.gz
tar zxmf nginx-1.17.4.tar.gz

2) 编译配置参数

编译 Nginx 源码文件时,首先需要通过编译配置命令 configure 进行编译配置。编译配置命令 configure 的常用编译配置参数如下表所示。

编译配置参数 默认值/默认编译状态 参数说明
--prefix=PATH /usr/local 编译后代码的安装目录
--with-select_module 不编译 编译 select I/O 事件机制模块,在不支持 Nginx 默认 I/O 事件机制的操作系统下自动编译该模块
--without-select_module 编译 不编译 select I/O 事件机制模块
--with-poll_module 不编译 编译 poll/O 事件机制模块,在不支持 Nginx 默认 I/O 事件机制的操作系统下自动编译该模块
--without-poll_module 编译 不编译 poll I/O 事件机制模块
--with-threads 不编译  启用线程池支持
--with-file-aio 不编译 启用 AIO 支持
--with-http_ssl_module 不编译 编译 SSL 模块
--with-http_v2_module 不编译 编译 HTTP/2 模块
--with-http_realip_module 不编译 编译 HTTP 的真实 IP 模块
--with-http_addition_module 不编译 编译响应内容追加模块
--with-http_xslt_module 不编译 编译 XSLT 样式表转换模块
--with-http_xslt_module=dynamic -- 动态编译 XSLT 样式表转换 XML 响应模块
--with-http_image_filter_module 编译 编译图像转换模块
--with-http_image_filter_module=dynamic -- 动态编译图像转换模块
--with-http_geoip_module 编译 编译客户端 IP 解析城市地址模块
--with-http_geoip_module=dynamic -- 动态编译客户端 IP 解析城市地址模块
--with-http_sub_module 不编译 编译字符串替换模块
--with-http_dav_module 不编译 编译 WebDAV 协议支持模块
--with-http_flv_module 不编译  编译 FLV 文件伪流媒体服务器支持模块
--with-http_mp4_module 不编译 编译 MP4 文件伪流媒体服务器支持模块
--with-http_gunzip_module 不编译  编译 gzip 压缩兼容模块
--with-http_gzip_static_module 不编译    编译发送 gz 预压缩文件数据模块
--with-http_auth_request_module 不编译   编译请求认证模块
--with-http_random_index_module 不编译 编译随机首页模块
--with-http_secure_link_module 不编译 编译请求连接安全检查模块
--with-http_degradation_module  不编译  编译内存不足响应模块
--with-http_slice_module 不编译  编译文件切片模块
--with-http_stub_status_module 不编译  编译运行状态模块
--without-http_charset_module 编译 不编译字符集转换模块
--without-http_gzip__module 编译 不编译 gzip 方式压缩输出模块
--without-http_ssi_module 编译 不编译 SSI 支持模块
--without-http_userid_module 编译 不编译 cookie 操作模块
--without-http_access_module 编译 不编译基于 IP 的访问控制模块
--without-http_auth_basic_module 编译 不编译 HTTP 基本认证模块
--without-http_mirror_module 编译   不编译访问镜像模块
--without-http_autoindex_module 编译 不编译自动目录索引模块
--without-http_geo_module 编译 不编译根据客户 IP 创建变量模块
--without-http_map_module 编译 不编译变量映射模块
--without-http_split_clients_module 编译  不编译自定义客户请求分配模块
--without-http_referer_module 编译 不编译 referer 操作模块
--without-http_rewrite_module 编译 不编译 rewrite 规则模块
--without-http_proxy_module 编译 不编译代理功能模块
--without-http_fastcgi_module 编译 不编译 FastCGI 支持模块
--without-http_uwsgi_module  编译 不编译 uWSGI 支持模块
--without-http_scgi_module 编译 不编译 SCGI 支持模块
--without-http_grpc_module 编译 不编译 gRPC 支持模块
--without-http_memcached_module 编译 不编译 Memcached 服务访问模块
--without-http_limit_conn_module 编译 不编译并发连接数控制模块
--without-http_limit_req_module 编译 不编译单 IP 请求数限制模块
--without-http_empty_gif_module 编译 不编译空 GIF 图片模块
--without-http_browser_module 编译 不编译客户端浏览器识别模块
--without-http_upstream_hash_module 编译 不编译 hash 负载均衡算法模块
--without-http_upstream_ip_hash_module 编译 不编译 HTTP 协议 ip-hash 负载均衡模块
--without-http_upstream_least_conn_module 编译 不编译最少连接数算法负载均衡模块
--without-http_upstream_random_module 编译 不编译随机选择算法负载均衡模块
--without-http_upstream_keepalive_module 编译 不编译负载均衡后端长连接支持模块
--without-http_upstream_zone_module 编译 不编译负载均衡共享内存支持模块
--with-http_perl_module 不编译 编译 Perl 脚本支持模块
--with-http_perl_module=dynamic -- 动态编译 Perl 脚本支持模块
--with-stream 不编译 编译 TCP/UDP 代理模块
--with-stream=dynamic -- 动态编译 TCP/UDP 代理模块
--with-stream_ssl_module 不编译 编译 TCP/UDP 代理 SSL 支持模块
--with-stream_realip_module 不编译 编译 TCP/UDP 代理真实 IP 模块
--with-stream_geoip_module 不编译 编译地域信息解析模块
--with-stream_geoip_module=dynamic -- 动态编译地域信息解析模块
--with-stream_ssl_preread_module 不编译 编译 TCP/UDP 代理的 SSL 预处理模块

对于上表,有以下三点说明。
  • TCMalloc 是谷歌开源的一个内存管理分配器,优于 Glibc 的 malloc 内存管理分配器;
  • upstream 是被代理服务器组的 Nginx 内部标识,通常称为上游服务器;
  • 开启 pcre JIT 支持,可以提升处理正则表达式的速度。

如上表所示,具有带--with前缀的编译配置参数的模块都不会被默认编译,若要使用该功能模块,需要使用提供的编译配置参数进行编译配置。相反,具有带--without前缀的编译配置参数的模块都会被默认编译,如果不想使用某个功能模块,在进行编译配置时添加带有--without前缀的参数即可。此处只列出了常用功能的编译配置参数,也可以通过编译配置命令的帮助参数获得更多的编译配置参数。

./configure --help

3) 代码编译

安装编译工具及依赖库,脚本如下:

yum -y install gcc pcre-devel  zlib-devel openssl-devel libxml2-devel \
    libxslt-devel gd-devel GeoIP-devel jemalloc-devel libatomic_ops-devel \
    perl-devel  perl-ExtUtils-Embed

编译所有功能模块,脚本如下:

./configure \
    --with-threads \
    --with-file-aio \
    --with-http_ssl_module \
    --with-http_v2_module \
    --with-http_realip_module \
    --with-http_addition_module \
    --with-http_xslt_module=dynamic \
    --with-http_image_filter_module=dynamic \
    --with-http_geoip_module=dynamic \
    --with-http_sub_module \
    --with-http_dav_module \
    --with-http_flv_module \
    --with-http_mp4_module \
    --with-http_gunzip_module \
    --with-http_gzip_static_module \
    --with-http_auth_request_module \
    --with-http_random_index_module \
    --with-http_secure_link_module \
    --with-http_degradation_module \
    --with-http_slice_module \
    --with-http_stub_status_module \
    --with-stream=dynamic \
    --with-stream_ssl_module \
    --with-stream_realip_module \
    --with-stream_geoip_module=dynamic \
    --with-stream_ssl_preread_module \
    --with-compat  \
    --with-pcre-jit
    make && make install

此处只作为示例,可根据具体的需求灵活调整参数配置。编译后,默认安装目录为 /usr/local/nginx。

4) 添加第三方模块

Nginx 的功能是以模块方式存在的,同时也支持添加第三方开发的功能模块。执行 configure 时,通过 --add-module=PATH 参数指定第三方模块的代码路径,在 make 时就可以进行同步编译了。

添加第三方静态模块的方法如下:

./configure --add-module=../ngx_http_proxy_connect_module

添加第三方动态模块的方法如下:

./configure --add-dynamic-module=../ngx_http_proxy_connect_module \
    --with-compat