【Nginx学习笔记】-初识Nginx

目录

• Nginx 特色
• Nginx 基本功能
• Nginx 使用场景
• Nginx 安装/卸载
  • Docker 方式运行
  • Ubuntu上安装
  • 卸载Nginx
• Nginx 命令
• Nginx 目录结构
• Nginx热部署
• Nginx 运行原理
  • Master-Worker模式
  • Nginx如何作到高并发下的高效处理？
• Nginx 高可用

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（就是在一秒以内链接客户端的数目为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。它能够轻松在百万并发链接下实现高吞吐量的Web服务，同时诸多应用场景下的问题均可以经过种种Nginx模块得以解决，而咱们所需的工做量也并不大

Nginx 特色

• 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、高并发链接-IO多路复用epoll（IO复用）

• 轻量级

  • 功能模块少 - Nginx仅保留了HTTP须要的模块，其余都用插件的方式，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工做进程绑定，把每一个worker进程固定在一个CPU上执行，减小切换CPU的cache miss，从而提升性能。

• Nginx接收用户请求是异步的，即先将用户请求所有接收下来，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可以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从新提交到其它节点上

• 采用Master/worker多进程工做模式

Nginx 基本功能

Nginx的功能包括基本HTTP功能和扩展功能。和Apache服务器同样，Nginx服务器为了提供更多的功能而且可以有效地扩展这些功能。每个模块都提供了一个功能，经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链接重定向到内部的 SMTP 后端；

2. 其余HTTP功能
   a）基于名称和基于IP的虚拟服务器；
   b）支持Keep-alive和管道链接；
   c）灵活的配置和从新配置、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（能够和nodejs搭配实现先后端分离）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作分流
• 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

• http://nginx.org/en/linux_packages.html#Ubuntu

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 端口号改成本身的端口，访问是须要添加端口号。
安装完后如出现403错误，那多是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之外的全部文件。
sudo apt-get purge nginx nginx-common # 卸载全部东东，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的再也不被使用的依赖包。
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 #从新加载配置|重启|中止|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，而后退出
-t : 检测配置文件是否有语法错误，而后退出
-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（中止）, quit（退出）, reopen（重启）, reload（从新加载配置文件）
-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

中止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能够禁止nginx开机启动.

从新配置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，从新加载的意思，reload会从新加载配置文件，nginx服务不会中断，并且reload时会测试conf语法等，若是出错会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。这个重启会形成服务一瞬间的中断，固然若是配置文件出错会致使服务启动失败，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, 默认只有咱们上面看到nginx页面，能够经过改变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。全部的nginx配置文件都在这里。
• /etc/nginx/nginx.conf: Nginx的主配置文件. 能够修改他来改变nginx的全局配置。
• /etc/nginx/sites-available/: 这个目录存储每个网站的"server blocks"。nginx一般不会使用这些配置，除非它们陪链接到 sites-enabled 目录 (see below)。通常全部的server block 配置都在这个目录中设置，而后软链接到别的目录 。
• /etc/nginx/sites-enabled/: 这个目录存储生效的 "server blocks" 配置. 一般,这个配置都是连接到 sites-available目录中的配置文件
• /etc/nginx/snippets: 这个目录主要能够包含在其它nginx配置文件中的配置片断。重复的配置均可以重构为配置片断。

日志文件

• /var/log/nginx/access.log: 每个访问请求都会记录在这个文件中，除非你作了其它设置
• /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，不须要stop Nginx，不须要中断请求，就能让配置文件生效！（nginx -s reload 从新加载/nginx -t检查配置/nginx -s stop）

经过上文咱们已经知道worker进程负责处理具体的请求，那么若是想达到热部署的效果，能够想象：

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，从新生成新的worker进程，固然会以新的配置进行处理请求，并且新的请求必须都交给新的worker进程，至于老的worker进程，等把那些之前的请求处理完毕后，kill掉便可。

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进程的做用是？

• 读取并验证配置文件nginx.conf；管理worker进程；

Worker进程的做用是？

• 每个Worker进程都维护一个线程（避免线程切换），处理链接和请求；注意Worker进程的个数由配置文件决定，通常和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，获得须要监听的端口与IP地址，而后在Nginx的master进程里面，先初始化好这个监控的socket(建立socket，设置addrreuse等选项，绑定到指定的IP地址端口，再listen)，而后再fork(一个现有进程能够调用fork函数建立一个新进程。由fork建立的新进程被称为子进程 )出多个子进程出来，而后子进程会竞争accept新的链接。

此时，客户端就能够向Nginx发起链接了。当客户端与Nginx进行三次握手，与Nginx创建好一个链接后，某一个子进程会accept成功，获得这个创建好的链接的socket，而后建立Nginx对链接的封装，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链接

Nginx如何作到高并发下的高效处理？

上文已经说起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。

做为专业的程序员，咱们能够开一下脑洞：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，有的请求须要发生IO，可能须要很长时间，若是等着它，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，它能够监控多个事件是否准备完毕，若是OK，那么放入epoll队列中，这个过程是异步的。worker只须要从epoll队列循环处理便可。

Nginx 高可用

Nginx既然做为入口网关，很重要，若是出现单点问题，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，能够经过和Nginx配合来实现Web服务的高可用。（其实，Keepalived不只仅能够和Nginx配合，还能够和不少其余服务配合）

Keepalived+Nginx实现高可用的思路：
第一：请求不要直接打到Nginx上，应该先经过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，按期检查Nginx进程状态，进行权重变化,，从而实现Nginx故障切换）