Nginx 静态资源服务与日志管理

在现代Web应用中，高效地提供静态资源（如HTML、CSS、JavaScript、图片等）和有效地管理服务器日志是至关重要的。Nginx以其卓越的性能，在这些方面表现出色。本章将详细介绍Nginx如何配置静态文件服务、优化浏览器缓存以及进行全面的日志管理。

核心概念

• 静态资源：指服务器直接发送给客户端，无需服务器端处理的文件，如图片、CSS、JS、HTML等。
• MIME类型：Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展类型，用于指定文件类型，浏览器根据MIME类型决定如何处理文件。
• 浏览器缓存：客户端浏览器将文件存储在本地，减少重复请求，提高访问速度。
• 访问日志：记录所有客户端对服务器的请求信息。
• 错误日志：记录Nginx运行过程中发生的错误和警告信息。

1. 配置静态资源服务

Nginx作为一款高性能的静态文件服务器，其配置非常简单高效。通过 root 或 alias 指令，可以指定静态文件的存放路径。

1.1 使用 root 指令

root 指令用于指定请求的根目录。当Nginx接收到请求时，它会将 root 指定的路径与 location 匹配到的URI拼接起来，形成完整的文件路径。

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

        # 定义静态文件根目录
        root /var/www/static_files;

        location / {
            # 尝试查找文件，如果找不到则返回404
            try_files $uri $uri/ =404;
        }

        # 示例：访问 http://static.example.com/images/logo.png
        # Nginx会在 /var/www/static_files/images/logo.png 查找文件
    }
}

特点：

• root 指令作用于 http、server 或 location 块。
• 拼接规则：root 路径 + location 匹配的URI。

1.2 使用 alias 指令

alias 指令也用于指定文件路径，但它与 root 的行为有所不同。alias 会将 location 匹配到的URI部分替换为 alias 指定的路径。

http {
    server {
        listen 80;
        server_name download.example.com;

        location /downloads/ {
            # 将 /downloads/ 替换为 /opt/software/
            alias /opt/software/;
            # 确保alias路径以斜杠结尾
            
            # 尝试查找文件，如果找不到则返回404
            try_files $uri $uri/ =404;
        }

        # 示例：访问 http://download.example.com/downloads/app.zip
        # Nginx会在 /opt/software/app.zip 查找文件
    }
}

特点：

• alias 指令只能用于 location 块。
• alias 路径必须以斜杠 / 结尾，如果 location 匹配的URI也以斜杠结尾。
• 替换规则：alias 路径替换 location 匹配的URI部分。

何时使用 root，何时使用 alias？

• 当 location 匹配的是一个目录，且希望该目录下的文件直接映射到 root 目录下的相应子目录时，使用 root。
• 当 location 匹配的是一个前缀，且希望将该前缀映射到另一个完全不同的目录时，使用 alias。

1.3 默认索引页

index 指令用于指定目录的默认索引文件。当请求一个目录时，Nginx会尝试查找这些文件。

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    root /var/www/html;
    index index.html index.htm default.html;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

1.4 MIME 类型配置

Nginx通过 mime.types 文件来识别文件类型并设置正确的 Content-Type 响应头。通常，这个文件会被 nginx.conf 中的 include mime.types; 指令引入。

# /etc/nginx/mime.types 示例片段
types {
    text/html                                html htm shtml;
    text/css                                 css;
    application/javascript                   js;
    image/jpeg                               jpeg jpg;
    image/png                                png;
    application/json                         json;
    # ... 更多类型
}

如果需要添加自定义MIME类型，可以直接在 http 块中添加 types 指令，或者修改 mime.types 文件。

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

    # 自定义MIME类型
    types {
        application/x-font-woff              woff;
        application/vnd.ms-fontobject        eot;
        font/ttf                             ttf;
        font/opentype                        otf;
        image/svg+xml                        svg svgz;
    }
}

2. 浏览器缓存配置

合理配置浏览器缓存可以显著减少服务器负载，提高用户访问速度。Nginx主要通过 expires 和 add_header Cache-Control 指令来控制缓存。

2.1 expires 指令

expires 指令用于控制HTTP响应头中的 Expires 和 Cache-Control 字段，指示浏览器缓存资源的有效期。

server {
    listen 80;
    server_name assets.example.com;
    root /var/www/assets;

    location ~* \.(jpg|jpeg|gif|png|svg|ico|css|js)$ {
        expires 30d; # 缓存30天
        # 相当于设置了 Cache-Control: max-age=2592000 和 Expires: (当前时间+30天)
        access_log off; # 静态文件通常不需要记录访问日志
    }

    location ~* \.(html|htm)$ {
        expires 1h; # HTML文件缓存1小时
        add_header Cache-Control "public, must-revalidate";
    }

    location / {
        # 默认不缓存或协商缓存
        expires off;
        add_header Cache-Control "no-cache, no-store, must-revalidate";
        add_header Pragma "no-cache";
        add_header Expires "0";
    }
}

expires 参数说明：

• off：禁用缓存。
• epoch：Expires 设置为 1 January, 1970, 00:00:01 GMT，强制浏览器不缓存。
• max：Expires 设置为 31 December, 2037, 23:59:59 GMT，强制浏览器缓存最长时间。
• [time]：指定缓存时间，如 30s (秒), 1m (分), 1h (小时), 1d (天), 1w (周), 1M (月), 1y (年)。
• @ [time]：基于文件修改时间计算过期时间。

2.2 add_header Cache-Control 指令

Cache-Control 是HTTP/1.1中更强大的缓存控制头。add_header 指令可以添加自定义响应头。

location ~* \.(js|css|png|jpg|jpeg|gif|ico)$ {
    expires 30d;
    add_header Cache-Control "public, max-age=2592000"; # 明确设置max-age
}

location /api/ {
    # API接口通常不缓存
    add_header Cache-Control "no-cache, no-store, must-revalidate";
    add_header Pragma "no-cache";
    add_header Expires "0";
}

Cache-Control 常用值：

• public：响应可以被任何缓存区缓存。
• private：响应只能被用户私有缓存（如浏览器）缓存。
• no-cache：强制所有缓存区在向客户端提供缓存的响应之前，必须先验证其状态。
• no-store：所有缓存区都不应存储关于客户端请求或服务器响应的任何内容。
• max-age=<seconds>：设置缓存的最大生命周期，单位秒。
• s-maxage=<seconds>：公共缓存（如CDN）的最大生命周期。
• must-revalidate：缓存必须在使用过期资源前，向源服务器验证。

3. 日志管理

Nginx的日志功能非常强大，可以记录详细的访问信息和错误信息，这对于监控、故障排查和安全分析至关重要。

3.1 访问日志 (access_log)

access_log 指令用于指定访问日志的路径和格式。通常在 http、server 或 location 块中配置。

http {
    # 定义日志格式
    log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                    '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                    '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    # 全局访问日志
    access_log /var/log/nginx/access.log main;

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
        root /var/www/html;

        # 特定server块的访问日志
        access_log /var/log/nginx/example.com.access.log main;

        location /images/ {
            # 特定location块的访问日志，可以关闭或使用不同格式
            access_log off;
        }
    }
}

log_format 常用变量：

• $remote_addr：客户端IP地址
• $remote_user：客户端用户名称（用于HTTP认证）
• $time_local：访问的时间和时区
• $request：请求的URI和HTTP协议
• $status：HTTP响应状态码
• $body_bytes_sent：发送给客户端的字节数（不包括响应头）
• $http_referer：HTTP Referer头
• $http_user_agent：客户端浏览器信息
• $http_x_forwarded_for：经过代理服务器的客户端IP地址
• $request_time：请求处理时间

3.2 错误日志 (error_log)

error_log 指令用于指定错误日志的路径和级别。错误日志对于调试和排查Nginx配置问题非常重要。

# 全局错误日志，通常在main块或http块中配置
error_log /var/log/nginx/error.log warn;

http {
    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
        root /var/www/html;

        # 特定server块的错误日志
        error_log /var/log/nginx/example.com.error.log notice;
    }
}

错误日志级别（从低到高）：

• debug：调试信息，非常详细，用于开发和深度排查。
• info：一般信息，如Nginx启动、停止等。
• notice：需要注意的正常但重要的事件。
• warn：警告信息，可能存在问题但不会影响正常运行。
• error：错误信息，请求处理失败。
• crit：严重错误，可能导致Nginx无法正常工作。
• alert：警报，需要立即采取行动。
• emerg：紧急，Nginx不可用。

建议在生产环境中使用 warn 或 error 级别，在调试时使用 info 或 debug。

3.3 日志切割与管理

Nginx不会自动切割日志文件，长时间运行会导致日志文件过大。通常使用 logrotate 工具进行日志切割。

配置 logrotate

创建一个新的 logrotate 配置文件，例如 /etc/logrotate.d/nginx：

/var/log/nginx/*.log {
    daily           # 每天切割
    missingok       # 如果日志文件不存在，不报错
    rotate 7        # 保留7个旧日志文件
    compress        # 压缩旧日志文件
    delaycompress   # 延迟压缩，与compress一起使用
    notifempty      # 如果日志文件为空，不进行切割
    create 0640 nginx adm # 创建新日志文件并设置权限
    sharedscripts   # 脚本只执行一次
    postrotate      # 切割后执行的脚本
        # 向Nginx Master进程发送USR1信号，重新打开日志文件
        if [ -f /var/run/nginx.pid ]; then
            kill -USR1 `cat /var/run/nginx.pid`
        fi
    endscript
}

logrotate 常用选项：

• daily/weekly/monthly：按天/周/月切割。
• size <size>：当日志文件达到指定大小时切割。
• rotate <count>：保留的旧日志文件数量。
• compress：压缩旧日志文件。
• delaycompress：延迟压缩。
• notifempty：空文件不切割。
• create <mode> <owner> <group>：创建新文件并设置权限。
• postrotate/endscript：切割后执行的脚本。

3.4 实时查看日志

在调试或监控时，实时查看日志非常有用。

# 实时查看访问日志
tail -f /var/log/nginx/access.log

# 实时查看错误日志
tail -f /var/log/nginx/error.log

总结

本章详细介绍了Nginx在静态资源服务和日志管理方面的强大功能：

1. 静态资源服务：通过 root 和 alias 指令高效配置静态文件路径，并了解了 index 和 mime.types 的作用。
2. 浏览器缓存：利用 expires 和 add_header Cache-Control 指令优化浏览器缓存，显著提升用户体验和减轻服务器压力。
3. 日志管理：配置 access_log 和 error_log 以记录详细的服务器活动，并通过 log_format 自定义日志格式，最后介绍了 logrotate 进行日志切割和管理。

掌握这些配置对于构建高性能、可维护的Web服务至关重要。在下一章中，我们将深入探讨Nginx作为反向代理和负载均衡器的核心功能。