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Nginx与前端开发

Nginx与Node.js

“Nginx是一款轻量级的HTTP服务器,采用事件驱动的异步非阻塞处理方式框架,这让其具有极好的IO性能,时常用于服务端的反向代理和负载均衡。”

作为前端开发,即使没用过Nginx,但一定听说过上面这句话。这句经典的话,基本构成了所有人对Nginx的第一印象。

Nginx发布于2004年,经过初期几年的沉淀之后,迅速蹿升为“网红”,成为了当年互联网技术圈最火的词汇和技术。然而经过多年的发展,到现在,当年的网红早已“过气”。因为如今基本上所有的大型网站都搭建在Nginx之上,Nginx不再是一个什么新词,而是互联网网站搭建的必选技术之一。看到这里,“HTTP服务器”、“事件驱动”、“异步非阻塞”以及Nginx的网红经历,是不是让前端童鞋们想到了Nodejs?

在工作上,由于工作平台和语言的原因,对于大部分前端童鞋,更倾向于用Nodejs来搭建服务器,进而实现一些需求,对Nginx有天然的抗拒感。的确,Nginx中的绝大部分功能,如果单纯的使用Node.js也可以满足和实现。但实际上,Nginx和Node.js并不冲突,都有自己擅长的领域:Nginx更擅长于底层服务器端资源的处理(静态资源处理转发、反向代理,负载均衡等),Node.js更擅长于上层具体业务逻辑的处理。两者可以实现完美组合,助力前端开发。

首章最后要说几句。本文的目的是通过对Nginx的简单介绍,来让前端童靴了解其实通过Nginx可以强有力地助力前端开发:完全可以把之前Node.js的一些工作放到Nginx上,而不是痛苦地在npm中找包或者造轮子。但实际上,Nginx种看似简单的配置,实则学问深深。在Nginx实现一个同样的功能,不同的配置编写写法,效率上可能差上好几倍。而这些完全是在建立在对Nginx原理的深入理解和常年的配置运维经验上,哪怕是你们公司的后端都可能对Nginx的了解并不深入。如果真的想深入学习Nginx,还是找专业的SA或者PE请教吧。

反向代理

什么是反向代理? 互联网应用基本都基于CS基本结构,即client端和server端。代理其实就是在client端和真正的server端之前增加一层提供特定服务的服务器,即代理服务器。

  1. 正向代理 反向代理不好理解,正向代理大家总有用过,翻墙工具其实就是一个正向代理工具。它会把 们访问墙外服务器server的网页请求,代理到一个可以访问该网站的代理服务器proxy,这个代理服务器proxy把墙外服务器server上的网页内容获取,再转发给客户。具体的流程如下图。
    nginx-proxy
    nginx-proxy
    概括说:就是客户端和代理服务器可以直接互相访问,属于一个LAN(局域网);代理对用户是非透明的,即用户需要自己操作或者感知得到自己的请求被发送到代理服务器;代理服务器通过代理用户端的请求来向域外服务器请求响应内容。
  2. 反向代理 反向代理则正好相反,先看流程图图。
    nginx-proxy-reverse
    nginx-proxy-reverse
    反向代理中(事实上,这种情况基本发生在所有的大型网站的页面请求中),客户端发送的请求,想要访问server服务器上的内容。但将被发送到一个代理服务器proxy,这个代理服务器将把请求代理到和自己属于同一个LAN下的内部服务器上,而用户真正想获得的内容就储存在这些内部服务器上。看到区别了吗,这里proxy服务器代理的并不是客户,而是服务器,即向外部客户端提供了一个统一的代理入口,客户端的请求,都先经过这个proxy服务器,至于在内网真正访问哪台服务器内容,由这个proxy去控制。一般代理是指代理客户端,而这里代理的对象是服务器,这就是“反向”这个词的意思。Nginx就是来充当这个proxy的作用。 概括说:就是代理服务器和真正server服务器可以直接互相访问,属于一个LAN(服务器内网);代理对用户是透明的,即无感知。不论加不加这个反向代理,用户都是通过相同的请求进行的,且不需要任何额外的操作;代理服务器通过代理内部服务器接受域外客户端的请求,并将请求发送到对应的内部服务器上。
  3. 为什么要Nginx反向代理 使用反向代理最主要的两个原因: 1)安全及权限。可以看出,使用反向代理后,用户端将无法直接通过请求访问真正的内容服务器,而必须首先通过Nginx。可以通过在Nginx层上将危险或者没有权限的请求内容过滤掉,从而保证了服务器的安全。 2)负载均衡。例如一个网站的内容被部署在若干台服务器上,可以把这些机子看成一个集群,那么Nginx可以将接收到的客户端请求“均匀地”分配到这个集群中所有的服务器上(内部模块提供了多种负载均衡算法),从而实现服务器压力的负载均衡。此外,nginx还带有健康检查功能(服务器心跳检查),会定期轮询向集群里的所有服务器发送健康检查请求,来检查集群中是否有服务器处于异常状态,一旦发现某台服务器异常,那么在以后代理进来的客户端请求都不会被发送到该服务器上(直到后面的健康检查发现该服务器恢复正常),从而保证客户端访问的稳定性。

前端可以用Nginx做些什么

下面的内容建立在对Nginx配置有基本认知的情况下。如果没有的话,请先从网上查阅资料(例如基本配置)做简单了解。如果你想本地安装Nginx,强烈建议采用源码编译安装,这样后续添加模块更为方便。

  1. 快速实现简单的访问限制 经常会遇到希望网站让某些特定用户的群体(比如只让公司内网)访问,或者控制某个uri不让人访问。Nginx配置如下:

        location / {
            deny  192.168.1.100;
            allow 192.168.1.10/200;
            allow 10.110.50.16;
            deny  all;
        }
    复制代码

    其实deny和allow是ngx_http_access_module模块(已内置)中的语法。采用的是从上到下匹配方式,匹配到就跳出不再继续匹配。上述配置的意思就是,首先禁止192.168.1.100访问,然后允许192.168.1.10-200 ip段内的访问(排除192.168.1.100),同时允许10.110.50.16这个单独ip的访问,剩下未匹配到的全部禁止访问。实际生产中,经常和ngx_http_geo_module模块(可以更好地管理ip地址表,已内置)配合使用。

  2. 解决跨域 在众多的解决跨域方式中, 都不可避免的都需要服务端进行支持, 使用Nginx可以纯前端解决请求跨域问题。 特别是在前后端分离调试时, 经常需要在本地起前端工程, 接口希望拉取服务端的实际数据而不是本地的mock。 而如果本地程序直接访问远程接口, 肯定会遇到跨域问题。现在前端成熟的做法,一般是把node proxy server集成进来。事实上,用Nginx同样可以解决问题,甚至可以应用于线上。 本地起一个nginx server。server_name是mysite-base.com,比如现在需要请求线上www.kaola.com域下的线上接口 www.kaola.com/getPCBanner… 的数据,当在页面里直接请求,浏览器会报错:

    为了绕开浏览器的跨域安全限制,现在需要将请求的域名改成mysite-base.com。同时约定一个url规则来表明代理请求的身份,然后Nginx通过匹配该规则,将请求代理回原来的域。Nginx配置如下:

        #请求跨域,这里约定代理请求url path是以/apis/开头
        location ^~/apis/ {
            # 这里重写了请求,将正则匹配中的第一个()中$1的path,拼接到真正的请求后面,并用break停止后续匹配
            rewrite ^/apis/(.*)$ /$1 break;
            proxy_pass https://www.kaola.com/;
        }  
    复制代码

    在页面代码里,把请求url换成http://mysite-base.com/apis/getPCBannerList.html 。这样就可以正常请求到数据。 这样其实是通过nginx,用类似于hack的方式规避掉了浏览器跨域限制,实现了跨域访问。

  3. 适配PC与移动环境 现在很多网站都存在PC站和H5站两个站点,因此根据用户的浏览环境自动切换站点是很常见的需求。Nginx可以通过内置变量$http_user_agent,获取到请求客户端的userAgent,从而知道用户处于移动端还是PC,进而控制重定向到H5站还是PC站。 以笔者本地为例,pc端站点是mysite-base.comH5端是mysite-base-H5.com。pc端Nginx配置如下:

        location / {
            # 移动、pc设备适配
            if ($http_user_agent ~* '(Android|webOS|iPhone|iPod|BlackBerry)') {
                set $mobile_request '1';
            }
            if ($mobile_request = '1') {
                rewrite ^.+ http://mysite-base-H5.com;
            }
        }  
    复制代码

    这样当浏览设备切换成移动模式,再次刷新页面后,站点被自动切换到H5站。如下:

  4. 合并请求 前端性能优化中重要一点就是尽量减少http资源请求的数量。通过nginx-http-concat模块(淘宝开发的第三方模块,需要单独安装)用一种特殊的请求url规则(例子:example.com/??1.js,2.js,3.js ),前端可以将多个资源的请求合并成一个请求,后台Nginx会获取各个资源并拼接成一个结果进行返回。例如上面的例子通过一个请求将1.js,2.js,3js三个js资源合并成一个请求,减少了浏览器开销。 本地server mysite-base.com为例,static/js文件夹下有三个文件,文件内容很简单,分别为:

    Nginx配置如下:

        # js资源http-concat
        # nginx-http-concat模块的参数远不止下面三个,剩下的请查阅文档
        location /static/js/ {
            concat on; # 是否打开资源合并开关
            concat_types application/javascript; # 允许合并的资源类型
            concat_unique off; # 是否允许合并不同类型的资源
            concat_max_files 5; # 允许合并的最大资源数目
        }
    复制代码

    当在浏览器请求http://mysite-base.com/static/js/??a.js,b.js,c.js 时,发现三个js被合并成一个返回了,如下图:

  5. 图片处理 在前端开发中,经常需要不同尺寸的图片。现在的云储存基本对图片都提供有处理服务(一般是通过在图片链接上加参数)。其实用Nginx,可以通过几十行配置,搭建出一个属于自己的本地图片处理服务,完全能够满足日常对图片的裁剪/缩放/旋转/图片品质等处理需求。要用到ngx_http_image_filter_module模块。这个模块是非基本模块,需要安装。 下面是图片缩放功能部分的Nginx配置:

        # 图片缩放处理
        # 这里约定的图片处理url格式:以 mysite-base.com/img/路径访问
        location ~* /img/(.+)$ {
            alias /Users/cc/Desktop/server/static/image/$1; #图片服务端储存地址
            set $width -; #图片宽度默认值
            set $height -; #图片高度默认值
            if ($arg_width != "") {
                set $width $arg_width;
            }
            if ($arg_height != "") {
                set $height $arg_height;
            }
            image_filter resize $width $height; #设置图片宽高
            image_filter_buffer 10M;   #设置Nginx读取图片的最大buffer。
            image_filter_interlace on; #是否开启图片图像隔行扫描
            error_page 415 = 415.png; #图片处理错误提示图,例如缩放参数不是数字
        }
    复制代码

    这里只是最基本的配置。此外,可以通过proxy_cache配置Nginx缓存,避免每次请求都重新处理图片,减少Nginx服务器处理压力;还以可以通过和nginx-upload-module一起使用加入图片上传的功能等。

  6. 页面内容修改 Nginx可以通过向页面底部或者顶部插入额外的css和js文件,从而实现修改页面内容。这个功能需要额外模块的支持,例如:nginx_http_footer_filter或者ngx_http_addition_module (都需要安装)。 工作中,经常需要切换各种测试环境,而通过switchhosts等工具切换后,有时还需要清理浏览器dns缓存。可以通过页面内容修改+Nginx反向代理来实现轻松快捷的环境切换。 这里首先在本地编写一段js代码(switchhost.js),里面的逻辑是:在页面插入hosts切换菜单以及点击具体某个环境时,将该host的ip和hostname储存在cookie中,最后刷新页面;接着编写一段css代码(switchhost.css)用来设置该hosts切换菜单的样式。 然后Nginx脚本配置:

    server {
            listen 80;
            listen  443 ssl;
            expires -1;
            # 想要代理的域名
            server_name m-element.kaola.com;
            set $root /Users/cc/Desktop/server;
            charset utf-8;
            ssl_certificate      /usr/local/etc/nginx/m-element.kaola.com.crt;
            ssl_certificate_key  /usr/local/etc/nginx/m-element.kaola.com.key;
    
            # 设置默认$switch_host,一般默认为线上host,这里的1.1.1.1随便写的
            set $switch_host '1.1.1.1';
            # 设置默认$switch_hostname,一般默认为线上'online'
            set $switch_hostname '';
            # 从cookie中获取环境ip
            if ($http_cookie ~* "switch_host=(.+?)(?=;|$)") {
                set $switch_host $1;
            }
            
            # 从cookie中获取环境名
            if ($http_cookie ~* "switch_hostname=(.+?)(?=;|$)") {
                set $switch_hostname $1;
            }
            
            location / {
                expires -1;
                index index.html;
                proxy_set_header Host $host;
                #把html页面的gzip压缩去掉,不然sub_filter无法替换内容
                proxy_set_header Accept-Encoding '';
                #反向代理到实际服务器ip
                proxy_pass  http://$switch_host:80;
                #全部替换
                sub_filter_once off;
                #ngx_http_addition_module模块替换内容。
                # 这里在头部插入一段css,内容是hosts切换菜单的css样式
                sub_filter '</head>' '</head><link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="/local/switchhost.css" />';
                #将页面中的'网易考拉'文字后面加上环境名,便于开发识别目前环境
                sub_filter '网易考拉' '网易考拉:${switch_hostname}';
                #这里用了另一个模块nginx_http_footer_filter,其实上面的模块就行,只是为了展示用法
                # 最后插入一段js,内容是hosts切换菜单的js逻辑
                set $injected '<script language="javascript" src="/local/switchhost.js"></script>';
                footer '${injected}';
            }
            # 对于/local/请求,优先匹配本地文件
            # 所以上面的/local/switchhost.css,/local/switchhost.js会从本地获取
            location ^~ /local/ {
                root $root;
            }
    }
    复制代码

    这个功能其实为Nginx在前端开发中的应用提供了无限可能。例如,可以通过区分本地、测试和线上环境,为本地/测试环境页面增加很多开发辅助功能:给本地页面加一个常驻二维码便于手机端扫码调试;本地调试线上页面时,在js文件底部塞入sourceMappingURL,便于本地debug等等。

总结

上述只是通过一些简单的小例子,希望能够引起广大前端童靴对Niginx的兴趣。事实上,Nginx不仅仅局限于这些微小的工作,在实际生产中作用其实更加巨大。对于有志于“大前端”的童靴,了解和熟悉Nginx绝对是必修技能之一。

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