Nginx

Nginx中文文档 - https://www.nginx.cn/doc/

Nginx ("engine x") 是一个高性能的 HTTP 和 反向代理 服务器,也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点开发的,第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源代码以类BSD许可证的形式发布,因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。

Nginx 解决了服务器的C10K(就是在一秒之内连接客户端的数目为10k即1万)问题。它的设计不像传统的服务器那样使用线程处理请求,而是一个更加高级的机制—事件驱动机制,是一种异步事件驱动结构。它可以轻松在百万并发连接下实现高吞吐量的Web服务,同时诸多应用场景下的问题都可以通过种种Nginx模块得以解决,而我们所需的工作量也并不大

Nginx 特点

  • 高并发请求的同时保持高效的服务

  • 热部署

  • 低内存消耗/很高的可靠性

  • 处理响应请求很快

  • 非阻塞、高并发连接-IO多路复用epoll(IO复用)

  • 轻量级

    • 功能模块少 - Nginx仅保留了HTTP需要的模块,其他都用插件的方式,后天添加
    • 代码模块化 - 更适合二次开发,如阿里巴巴Tengine
  • CPU亲和

    • 把CPU核心和Nginx工作进程绑定,把每个worker进程固定在一个CPU上执行,减少切换CPU的cache miss,从而提高性能。
  • Nginx接收用户请求是异步的,即先将用户请求全部接收下来,再一次性发送到后端Web服务器,极大减轻后端Web服务器的压力。

  • 支持内置服务器检测。Nginx能够根据应用服务器处理页面返回的状态码、超时信息等检测服务器是否出现故障,并及时返回错误的请求重新提交到其它节点上

  • 采用Master/worker多进程工作模式

Nginx 基本功能

Nginx的功能包括基本HTTP功能和扩展功能。和Apache服务器一样,Nginx服务器为了提供更多的功能并且能够有效地扩展这些功能。每一个模块都提供了一个功能,通过编译这些功能模块来实现功能的扩展

  1. 基本HTTP功能

a)提供静态文件和index文件,处理静态文件,索引文件以及自动索引,打开文件描述符缓存;

b)使用缓存加速反向代理,反向代理加速(无缓存),简单的负载均衡和容错;

c)使用缓存机制加速远程FastCGI,简单的负载均衡和容错;

d)模块化的结构。过滤器包括gzipping,byte ranges,chunked responses,以及 SSI-filter。在SSI过滤器中,到同一个 proxy 或者 FastCGI 的多个子请求并发处理;

e)支持SSL 和 TLS SNI 支持;

f)IMAP/POP3代理服务功能;

g)使用外部 HTTP 认证服务器重定向用户到 IMAP/POP3 后端;

h)使用外部 HTTP 认证服务器认证用户后连接重定向到内部的 SMTP 后端;

  1. 其他HTTP功能

    a)基于名称和基于IP的虚拟服务器;

    b)支持Keep-alive和管道连接;

    c)灵活的配置和重新配置、在线升级的时候不用中断客户访问的处理;

    d)访问日志的格式,缓存日志写入和快速日志轮循;

    e)3xx-5xx错误代码重定向;

    f)速度限制

Nginx 使用场景

  • 搭建静态资源服务器
  • 反向代理分发后端服务(可以和nodejs搭配实现前后端分离)和跨域问题
  • 根据User Agent来重定向站点
  • 开发环境或测试环境切换(切换host)
  • url重写,使用rewrie规则本地映射
  • 资源内容篡改
  • 获取cookie做分流
  • 资源合并
  • gzip压缩
  • 压缩图片
  • sourceMap调试

Nginx 安装/卸载

下载地址:http://nginx.org/en/download.html

Docker 方式运行

docker run --name nginx -p 8080:80 -d nginx

Ubuntu上安装

sudo apt-get install software-properties-common
sudo add-apt-repository ppa:nginx/stable
sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx

安装完成后,检查Nginx服务的状态sudo systemctl status nginx 和 版本nginx -V

访问:http://localhost

启动时候若显示端口80被占用: Starting nginx: [emerg]: bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use),

修改文件:/etc/nginx/sites-available/default,把 listen 后面的 80 端口号改为自己的端口,访问是需要添加端口号。

安装完后如出现403错误,那可能是nginx配置文件里的网站路径不正确

卸载Nginx

sudo apt-get remove nginx nginx-common # 卸载删除除了配置文件以外的所有文件。
sudo apt-get purge nginx nginx-common # 卸载所有东东,包括删除配置文件。
sudo apt-get autoremove # 在上面命令结束后执行,主要是卸载删除Nginx的不再被使用的依赖包。
sudo apt-get remove nginx-full nginx-common #卸载删除两个主要的包。

Nginx 命令

- sudo nginx #打开 nginx
- nginx -s reload|reopen|stop|quit #重新加载配置|重启|停止|退出 nginx
- nginx -t #测试配置是否有语法错误 nginx [-?hvVtq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives] -?,-h : 打开帮助信息
-v : 显示版本信息并退出
-V : 显示版本和配置选项信息,然后退出
-t : 检测配置文件是否有语法错误,然后退出
-q : 在检测配置文件期间屏蔽非错误信息
-s signal : 给一个 nginx 主进程发送信号:stop(停止), quit(退出), reopen(重启), reload(重新加载配置文件)
-p prefix : 设置前缀路径(默认是:/usr/local/Cellar/nginx/1.2.6/)
-c filename : 设置配置文件(默认是:/usr/local/etc/nginx/nginx.conf)
-g directives : 设置配置文件外的全局指令

验证配置是否正确: nginx -t

配置文件修改重装载命令:nginx -s reload

停止nginx: sudo systemctl stop nginx

启动nginx: sudo systemctl start nginx

默认,nginx是随着系统启动的时候自动运行,sudo systemctl disable nginx可以禁止nginx开机启动.

重新配置nginx开机自动启动: sudo systemctl enable nginx

重启nginx: sudo systemctl restart nginx

平滑加载配置(不会断开用户访问):sudo systemctl reload nginx

  • reload,重新加载的意思,reload会重新加载配置文件,nginx服务不会中断,而且reload时会测试conf语法等,如果出错会rollback用上一次正确配置文件保持正常运行。
  • restart,重启,会重启nginx服务。这个重启会造成服务一瞬间的中断,当然如果配置文件出错会导致服务启动失败,那就是更长时间的服务中断了。

Nginx 目录结构

网站文件位置

  • /var/www/html: 网站文件存放的地方, 默认只有我们上面看到nginx页面,可以通过改变nginx配置文件的方式来修改这个位置。

服务器配置

  • /etc/nginx: nginx配置文件目录。所有的nginx配置文件都在这里。
  • /etc/nginx/nginx.conf: Nginx的主配置文件. 可以修改他来改变nginx的全局配置。
  • /etc/nginx/sites-available/: 这个目录存储每一个网站的"server blocks"。nginx通常不会使用这些配置,除非它们陪连接到 sites-enabled 目录 (see below)。一般所有的server block 配置都在这个目录中设置,然后软连接到别的目录 。
  • /etc/nginx/sites-enabled/: 这个目录存储生效的 "server blocks" 配置. 通常,这个配置都是链接到 sites-available目录中的配置文件
  • /etc/nginx/snippets: 这个目录主要可以包含在其它nginx配置文件中的配置片段。重复的配置都可以重构为配置片段。

日志文件

  • /var/log/nginx/access.log: 每一个访问请求都会记录在这个文件中,除非你做了其它设置
  • /var/log/nginx/error.log: 任何Nginx的错误信息都会记录到这个文件中

Nginx热部署

所谓热部署,就是配置文件nginx.conf修改后,不需要stop Nginx,不需要中断请求,就能让配置文件生效!(nginx -s reload 重新加载/nginx -t检查配置/nginx -s stop)

通过上文我们已经知道worker进程负责处理具体的请求,那么如果想达到热部署的效果,可以想象:

方案一: 修改配置文件nginx.conf后,主进程master负责推送给woker进程更新配置信息,woker进程收到信息后,更新进程内部的线程信息。(有点valatile的味道)

方案二: 修改配置文件nginx.conf后,重新生成新的worker进程,当然会以新的配置进行处理请求,而且新的请求必须都交给新的worker进程,至于老的worker进程,等把那些以前的请求处理完毕后,kill掉即可。

Nginx采用的就是方案二来达到热部署的!

Nginx 运行原理

Master-Worker模式

启动Nginx后,其实就是在80端口启动了Socket服务进行监听,如图所示,Nginx涉及Master进程和Worker进程

Master进程的作用是?

  • 读取并验证配置文件nginx.conf;管理worker进程;

Worker进程的作用是?

  • 每一个Worker进程都维护一个线程(避免线程切换),处理连接和请求;注意Worker进程的个数由配置文件决定,一般和CPU个数相关(有利于进程切换),配置几个就有几个Worker进程。

首先,Nginx在启动时,会解析配置文件,得到需要监听的端口与IP地址,然后在Nginx的master进程里面,先初始化好这个监控的socket(创建socket,设置addrreuse等选项,绑定到指定的IP地址端口,再listen),然后再fork(一个现有进程可以调用fork函数创建一个新进程。由fork创建的新进程被称为子进程 )出多个子进程出来,然后子进程会竞争accept新的连接。

此时,客户端就可以向Nginx发起连接了。当客户端与Nginx进行三次握手,与Nginx建立好一个连接后,某一个子进程会accept成功,得到这个建立好的连接的socket,然后创建Nginx对连接的封装,即ngx_connection_t结构体。

接着,设置读写事件处理函数并添加读写事件来与客户端进行数据的交换。最后,Nginx或客户端来主动关掉连接

Nginx如何做到高并发下的高效处理?

上文已经提及Nginx的worker进程个数与CPU绑定、worker进程内部包含一个线程高效回环处理请求,这的确有助于效率,但这是不够的。

作为专业的程序员,我们可以开一下脑洞:BIO/NIO/AIO、异步/同步、阻塞/非阻塞...

要同时处理那么多的请求,要知道,有的请求需要发生IO,可能需要很长时间,如果等着它,就会拖慢worker的处理速度。

Nginx采用了Linux的epoll模型,epoll模型基于事件驱动机制,它可以监控多个事件是否准备完毕,如果OK,那么放入epoll队列中,这个过程是异步的。worker只需要从epoll队列循环处理即可。

Nginx 高可用

Nginx既然作为入口网关,很重要,如果出现单点问题,显然是不可接受的。

答案是:Keepalived+Nginx实现高可用。

Keepalived是一个高可用解决方案,主要是用来防止服务器单点发生故障,可以通过和Nginx配合来实现Web服务的高可用。(其实,Keepalived不仅仅可以和Nginx配合,还可以和很多其他服务配合)

Keepalived+Nginx实现高可用的思路:

第一:请求不要直接打到Nginx上,应该先通过Keepalived(这就是所谓虚拟IP,VIP)

第二:Keepalived应该能监控Nginx的生命状态(提供一个用户自定义的脚本,定期检查Nginx进程状态,进行权重变化,,从而实现Nginx故障切换)

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