中间件全景 · 第2节 · Web 服务器中间件：Nginx 与 Apache

Web 服务器中间件：Nginx 与 Apache

Web Server Middleware · Nginx / Apache

Nginx 就是前台接待员——所有用户请求先到它这，它笑盈盈地接过请求，能自己搞定的（静态图片、HTML）直接给你，搞不定的（要跑 Java 代码的动态请求）转手递给后面的 Tomcat。C 语言写的、事件驱动、单线程非阻塞，单机扛几万并发轻轻松松。Apache 是老牌接待员，模块多、配置灵活，但每个请求一个线程，并发高了就喘。

1.1 Nginx 是什么

论Nginx 的脾气

高性能 HTTP 和反向代理服务器，C 语言写的，事件驱动，高并发之王。它和 Apache 的本质区别：Apache 是"一个请求一个线程"，来 1 万个请求就开 1 万个线程，内存和上下文切换开销大；Nginx 是"事件驱动、非阻塞"，一个 master 进程管几个 worker 进程，每个 worker 用 epoll 同时监听几千个连接，谁来了谁服务，不傻等。

为什么这么快：① 事件驱动模型（epoll/kqueue），没有线程切换开销；② 全异步非阻塞，一个 worker 同时处理几千连接；③ 静态文件直接 sendfile 零拷贝，不走用户态。

1.2 安装：四种姿势

Ubuntu / Debian（apt）

# 更新包列表，装 Nginx
sudo apt update
sudo apt install -y nginx

# 验证
nginx -v
# nginx version: nginx/1.26.x

CentOS / RHEL（yum/dnf）

sudo dnf install -y nginx
sudo systemctl enable --now nginx

macOS（brew）

brew install nginx
# brew 装的 Nginx 默认监听 8080，因为 80 端口要 root

Docker（最省事，开发推荐）

docker run -d --name nginx \
  -p 80:80 \
  -v /your/html:/usr/share/nginx/html:ro \
  nginx:1.26

$ curl http://localhost <!DOCTYPE html> <html> <head><title>Welcome to nginx!</title>...</html>

1.3 核心配置 nginx.conf：四大块

Nginx 的配置文件就是一棵嵌套的"块"树，从外到内依次是 events（连接级别）、http（HTTP 级别）、server（虚拟主机）、location（路由匹配）。改完配置用 nginx -t 检查语法，再 nginx -s reload 热加载。

nginx.conf —— 最小可用配置（带注释）

# === 全局块 ===
worker_processes auto;          # 通常设成 CPU 核数，auto 让 Nginx 自己算
pid        /run/nginx.pid;

# === events 块：连接级别 ===
events {
    worker_connections  1024;  # 每个 worker 最多同时开 1024 个连接
    multi_accept on;             # 一次接受多个新连接
    use epoll;                    # Linux 上用 epoll，高性能事件模型
}

# === http 块：HTTP 级别 ===
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    # 日志格式
    log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] '
                      $request" $status $body_bytes_sent '
                      $http_referer" "$http_user_agent"';
    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;

    # === server 块：一个虚拟主机 ===
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        # === location 块：路由匹配 ===
        location / {
            root   /usr/share/nginx/html;
            index  index.html index.htm;
        }

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   /usr/share/nginx/html;
        }
    }
}

改完配置别忘了这两步

第一步：nginx -t 检查语法。打错一个分号 Nginx 就起不来，热加载也会失败。第二步：nginx -s reload 热加载。不用重启进程，新 worker 慢慢接管新请求，老 worker 处理完旧请求再退。这是 Nginx 最优雅的设计之一——改配置零停机。

1.4 静态文件服务：Nginx 的老本行

把一堆 HTML、CSS、JS、图片扔到一个目录，Nginx 直接给。比让 Tomcat 去返回静态文件快十倍——因为 Tomcat 要走一遍 Servlet 容器的流水线，Nginx 直接 sendfile 从磁盘到网卡。

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

    # /static/ 下的请求直接给文件
    location /static/ {
        root /data/www;           # 实际路径 /data/www/static/...
        expires 7d;               # 浏览器缓存 7 天
        add_header Cache-Control "public";
    }

    # 图片单独放，长缓存
    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|woff2)$ {
        root /data/www/images;
        expires 30d;
    }
}

1.5 反向代理：把请求转给后端

反向代理就是"Nginx 站在前面，用户以为自己在跟 Nginx 说话，其实 Nginx 把请求转发给了后面的 Tomcat"。用户根本不知道 Tomcat 的存在。这是 Nginx 最常用的功能。

# 定义后端服务器组
upstream tomcat_backend {
    server 127.0.0.1:8080;
    server 127.0.0.1:8081;
}

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

    location / {
        proxy_pass http://tomcat_backend;

        # 关键：把真实客户端信息传给后端
        proxy_set_header Host              $host;
        proxy_set_header X-Real-IP         $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For    $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;

        # 超时设置
        proxy_connect_timeout 5s;
        proxy_read_timeout    60s;
    }
}

$ curl http://api.example.com/users # Nginx 收到请求，转给 tomcat_backend 里的某台 Tomcat {"code":0,"data":[...]} # Tomcat 日志里能看到真实客户端 IP（通过 X-Real-IP）

忘了 proxy_set_header 的后果

如果只写 proxy_pass http://tomcat_backend 不传 header，Tomcat 看到的 RemoteAddr 是 Nginx 的 IP（127.0.0.1），所有日志里的访客 IP 都变成了 Nginx，你想按真实 IP 统计访问量、做 IP 限流，全废。所以 proxy_set_header Host / X-Real-IP / X-Forwarded-For 是反向代理的标配三件套，别省。

1.6 负载均衡：把请求分摊到多台后端

单机扛不住了，你搞了 3 台 Tomcat。Nginx 的 upstream 就是负载均衡器——它把进来的请求按策略分给 3 台后端。Nginx 内置四种策略，足够应付绝大多数场景。

Nginx upstream 四种负载均衡策略
策略	怎么分	什么时候用
轮询（默认）	按顺序一个一个来，1 号 2 号 3 号 1 号 2 号...	后端机器性能差不多时
加权轮询	`server 10.0.0.1:8080 weight=3;` 性能好的机器多分点	后端机器性能不一样
ip_hash	同一个 IP 的请求永远打到同一台后端（哈希）	需要会话粘滞（Session 不共享时）
least_conn	分给当前连接数最少的后端	请求耗时长、长短不一

upstream 配置：加权轮询 + 健康检查

upstream backend {
    # 主后端，性能好，权重 3
    server 10.0.0.11:8080 weight=3 max_fails=2 fail_timeout=10s;
    # 备后端，性能一般，权重 1
    server 10.0.0.12:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s;
    # 备用机，主后端全挂了才顶上
    server 10.0.0.13:8080 backup;

    # least_conn 策略（默认轮询，取消注释即可）
    # least_conn;
}

# max_fails=2 表示失败 2 次就把这台后端标记为宕机 # fail_timeout=10s 表示 10 秒后重新试一下这台后端活了没 # backup 表示备胎：平时不参与，其他全挂了才上

1.7 动静分离：静态 Nginx 给，动态转给后端

这是 Nginx + Tomcat 的经典玩法：CSS/JS/图片这些"静态文件"Nginx 自己给，跑得快；/api/ 这种动态请求才转给 Tomcat。别让 Tomcat 干它不擅长的事。

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

    # 静态资源：Nginx 直接返回
    location ~* \.(js|css|png|jpg|jpeg|gif|ico|svg|woff2)$ {
        root /data/www/static;
        expires 7d;
        access_log off;          # 静态文件不记日志，省 IO
    }

    # 动态请求：转给 Tomcat
    location /api/ {
        proxy_pass http://tomcat_backend;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

    # 剩下的走默认首页
    location / {
        root /data/www/html;
        index index.html;
    }
}

1.8 HTTPS 配置：上 TLS

现在不上 HTTPS 浏览器直接给你标"不安全"。Nginx 配 HTTPS 就是加几行 SSL 配置 + 证书文件。证书去 Let's Encrypt 免费申请（后面 TLS 章节细讲）。

server {
    listen       443 ssl http2;       # http2 让一个连接并行传多个资源
    server_name  www.example.com;

    # 证书文件（Let's Encrypt 申请的）
    ssl_certificate      /etc/letsencrypt/live/www.example.com/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key  /etc/letsencrypt/live/www.example.com/privkey.pem;

    # 只允许 TLS 1.2+，禁掉老旧的 SSLv3/TLSv1.0
    ssl_protocols       TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers         HIGH:!aNULL:!MD5;
    ssl_prefer_server_ciphers on;

    # HSTS：浏览器记住"以后只走 HTTPS"
    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000" always;

    location / {
        proxy_pass http://tomcat_backend;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

# HTTP 自动跳 HTTPS
server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;
    return 301 https://$host$request_uri;
}

1.9 代理缓存：Nginx 帮后端扛流量

后端接口返回的 JSON 可以缓存在 Nginx 上，下次同样的请求直接给缓存，不用再敲 Tomcat。这就是 CDN 的原理。

# http 块里定义缓存路径
proxy_cache_path /var/cache/nginx
    levels=1:2
    keys_zone=my_cache:10m     # 缓存区名字 + 大小（10m 能存几万个 key）
    max_size=10g              # 缓存磁盘上限
    inactive=60m               # 60 分钟没访问就删掉
    use_temp_path=off;

# location 里用缓存
location /api/products/ {
    proxy_pass http://tomcat_backend;
    proxy_cache my_cache;            # 用哪个缓存区
    proxy_cache_valid 200 5m;    # 200 响应缓存 5 分钟
    proxy_cache_key $uri$is_args$args;  # 按 URL+参数做 key
    add_header X-Cache $upstream_cache_status;  # HIT/MISS 看缓存命中
}

$ curl -I http://api.example.com/api/products/1 HTTP/1.1 200 OK X-Cache: MISS # 第一次，没命中，去后端拿了 $ curl -I http://api.example.com/api/products/1 HTTP/1.1 200 OK X-Cache: HIT # 第二次，直接从 Nginx 缓存给

1.10 限流与 gzip：保护后端、省带宽

# http 块里定义限流区
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=api_limit:10m rate=10r/s;
# $binary_remote_addr 按客户端 IP 限流，每 IP 每秒 10 个请求

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=conn_limit:10m;
# 限制并发连接数

# location 里用
location /api/ {
    limit_req  zone=api_limit burst=20 nodelay;  # 超了就排队最多 20 个
    limit_conn conn_limit 20;                 # 每个 IP 最多 20 个并发连接
    proxy_pass http://tomcat_backend;
}

# gzip 压缩：文本类资源压一下，省带宽
gzip on;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript;
gzip_min_length 1k;
gzip_comp_level 5;

1.11 常用命令速查

命令	干什么
`nginx -t`	检查配置文件语法（改完先跑这个）
`nginx -s reload`	热加载配置，不重启进程，零停机
`nginx -s stop`	快速停止（硬杀，不管请求处理完没）
`nginx -s quit`	优雅停止（等当前请求处理完再退）
`nginx -s reopen`	重新打开日志文件（日志切割后用）
`nginx -T`	打印完整配置（含 include 进来的），排错用

1.12 Nginx 集群：主备 + Keepalived

单台 Nginx 挂了整个网站就没了。生产上至少两台 Nginx 做主备，用 Keepalived 搞一个 VIP（虚拟 IP）：主 Nginx 活着时 VIP 飘在主上，主挂了 VIP 自动飘到备 Nginx。用户无感知。

VIP 192.168.1.100

用户只知道这个 IP

Nginx 主 (192.168.1.11)

活着时 VIP 在这

⇅

Nginx 备 (192.168.1.12)

主挂了 VIP 飘过来

1.13 完整案例：Nginx + Tomcat 动静分离 + 负载均衡 + HTTPS

把前面学的拼起来：两台 Tomcat 做后端，Nginx 在前面做负载均衡，静态文件直接给，动态请求转发，HTTPS 加密。这就是一个标准的生产配置。

# nginx.conf —— 生产级完整配置
worker_processes auto;
events { worker_connections 4096; use epoll; }

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    # 日志
    log_format main '$remote_addr - [$time_local] "$request" $status $body_bytes_sent "$http_referer" "$http_user_agent"';
    access_log /var/log/nginx/access.log main;

    sendfile on;
    keepalive_timeout 65;
    gzip on;
    gzip_types text/css application/json application/javascript;

    # 后端 Tomcat 集群
    upstream tomcat_pool {
        server 10.0.0.21:8080 weight=2;
        server 10.0.0.22:8080 weight=1;
    }

    # HTTP → HTTPS 跳转
    server {
        listen 80;
        server_name www.example.com;
        return 301 https://$host$request_uri;
    }

    # HTTPS 主服务
    server {
        listen 443 ssl http2;
        server_name www.example.com;

        ssl_certificate     /etc/nginx/ssl/example.crt;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.key;
        ssl_protocols       TLSv1.2 TLSv1.3;

        # 静态文件直接给
        location ~* \.(js|css|png|jpg|gif|ico)$ {
            root /data/www/static;
            expires 7d;
            access_log off;
        }

        # 动态请求转发 Tomcat
        location /api/ {
            proxy_pass http://tomcat_pool;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        }
    }
}

1.14 Nginx 面试重点（点开展开）

Q1：Nginx 为什么高并发性能好？

查看答案

事件驱动 + 非阻塞 I/O（epoll），一个 worker 同时处理几千连接，不像 Apache 一请求一线程。sendfile 零拷贝直接从磁盘到网卡，不走用户态。

Q2：Nginx 的 location 匹配优先级？

查看答案

优先级从高到低：=（精确匹配）> ^~（前缀匹配不再查正则）> ~/~*（正则）> 普通前缀 /static/ > /（兜底）。

Q3：Nginx 和 Apache 怎么选？

查看答案

高并发、静态资源、反向代理、负载均衡选 Nginx。需要 .htaccess 分布式配置、模块极多、跑老式 PHP/Perl 选 Apache。现在 90% 的场景选 Nginx。

1.15 Apache HTTP Server：老牌接待员

Apache 是 Web 服务器的"祖师爷"，从 1995 年开始统治互联网十几年。现在被 Nginx 抢了风头，但它有两个独门绝技：.htaccess 分布式配置和极丰富的模块生态。如果你在跑老式 PHP/Perl 老项目，或者需要在每目录下放配置文件而不改主配置，Apache 还是首选。

论Apache 的脾气

老牌 Web 服务器，模块丰富，.htaccess 分布式配置。它的工作模式有三种：prefork（多进程，一进程一请求，稳定但吃内存）、worker（多进程多线程，折中）、event（事件驱动，Apache 2.4+ 新增，接近 Nginx）。默认 prefork，所以并发高了就喘。

安装与核心配置 httpd.conf

# Ubuntu
sudo apt install -y apache2

# 核心配置文件 /etc/apache2/apache2.conf
# 关键指令：
ServerName www.example.com
Listen 80
MaxRequestWorkers 150      # 最大并发请求数（prefork 模式）
DocumentRoot /var/www/html

1.16 虚拟主机与 .htaccess

# 虚拟主机：一个 IP 跑多个网站
<VirtualHost *:80>
    ServerName www.example.com
    DocumentRoot /var/www/site1
</VirtualHost>

<VirtualHost *:80>
    ServerName blog.example.com
    DocumentRoot /var/www/blog
</VirtualHost>

# .htaccess：放网站根目录里，Apache 每次请求都读一遍
# 比如把 /old.html 永久重定向到 /new.html
RewriteEngine On
RewriteRule ^old\.html$ /new.html [R=301,L]

.htaccess 为什么慢

Apache 每来一个请求都要去磁盘读一遍 .htaccess，找配置。如果这个文件很大、目录嵌套很深，性能直线下降。生产环境建议把 .htaccess 的规则写进主 httpd.conf，然后关掉 .htaccess（AllowOverride None）。Nginx 根本没有这个机制，所有配置集中在主文件里，所以快。

Nginx vs Apache 选型对比
对比点	Nginx	Apache
并发模型	事件驱动，非阻塞，高并发	一请求一进程/线程，并发高了吃内存
静态文件	极快，sendfile 零拷贝	还行，但比 Nginx 慢
动态内容	必须反代给后端（Tomcat/PHP-FPM）	模块直接跑 PHP/Perl
.htaccess	不支持	支持，灵活但慢
配置方式	集中配置文件，改完 reload	主配置 + 分布式 .htaccess
适用场景	高并发、反向代理、负载均衡、CDN	老式 PHP 项目、需要 .htaccess

1.17 第一章练习（点开展开）

1.（配置题）你要把 https://api.example.com/ 反代到 http://127.0.0.1:8080，写出 Nginx 配置。

查看答案

server { listen 443 ssl; server_name api.example.com; ssl_certificate ...; location / { proxy_pass http://127.0.0.1:8080; proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; } }

2.（排错题）Nginx 改完配置 nginx -s reload 报错 unknown directive "proxy_passs"，怎么回事？

查看答案

拼写错误：proxy_passs 多了一个 s。先跑 nginx -t，它会告诉你第几行有问题，改掉再 reload。

3.（设计题）3 台 Tomcat，1 台性能好（8核16G）2 台一般（4核8G），怎么配负载均衡？

查看答案

加权轮询：好的那台 weight=4，一般两台 weight=2。这样性能好的机器分到的请求多一倍。

记

第一章小结

① Nginx = 前台接待员，事件驱动 + 非阻塞，高并发之王。核心就四句话：worker_processes 管进程，events 管连接，http/server/location 管路由。

② 反向代理三件套：proxy_pass + proxy_set_header Host/X-Real-IP/X-Forwarded-For，别忘。

③ 动静分离是黄金法则：静态 Nginx 给，动态转后端。改完配置 nginx -t 检查 + nginx -s reload 热加载。

← 返回总览中间件全景总览下一节：数据库中间件：连接池、读写分离、分库分表 →