【Nginx學習筆記】-初識Nginx

目錄

• Nginx 特色
• Nginx 基本功能
• Nginx 使用場景
• Nginx 安裝/卸載
  • Docker 方式運行
  • Ubuntu上安裝
  • 卸載Nginx
• Nginx 命令
• Nginx 目錄結構
• Nginx熱部署
• Nginx 運行原理
  • Master-Worker模式
  • Nginx如何作到高併發下的高效處理？
• Nginx 高可用

Nginx中文文檔 - https://www.nginx.cn/doc/

Nginx ("engine x") 是一個高性能的 HTTP 和 反向代理 服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 爲俄羅斯訪問量第二的 Rambler.ru 站點開發的，第一個公開版本0.1.0發佈於2004年10月4日。其將源代碼以類BSD許可證的形式發佈，因它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名。

Nginx 解決了服務器的C10K（就是在一秒以內鏈接客戶端的數目爲10k即1萬）問題。它的設計不像傳統的服務器那樣使用線程處理請求，而是一個更加高級的機制—事件驅動機制，是一種異步事件驅動結構。它能夠輕鬆在百萬併發鏈接下實現高吞吐量的Web服務，同時諸多應用場景下的問題均可以經過種種Nginx模塊得以解決，而咱們所需的工做量也並不大

Nginx 特色

• 高併發請求的同時保持高效的服務

• 熱部署

• 低內存消耗/很高的可靠性

• 處理響應請求很快

• 非阻塞、高併發鏈接-IO多路複用epoll（IO複用）

• 輕量級

  • 功能模塊少 - Nginx僅保留了HTTP須要的模塊，其餘都用插件的方式，後天添加
  • 代碼模塊化 - 更適合二次開發，如阿里巴巴Tengine

• CPU親和

  • 把CPU核心和Nginx工做進程綁定，把每一個worker進程固定在一個CPU上執行，減小切換CPU的cache miss，從而提升性能。

• Nginx接收用戶請求是異步的，即先將用戶請求所有接收下來，再一次性發送到後端Web服務器，極大減輕後端Web服務器的壓力。

• 支持內置服務器檢測。Nginx可以根據應用服務器處理頁面返回的狀態碼、超時信息等檢測服務器是否出現故障，並及時返回錯誤的請求從新提交到其它節點上

• 採用Master/worker多進程工做模式

Nginx 基本功能

Nginx的功能包括基本HTTP功能和擴展功能。和Apache服務器同樣，Nginx服務器爲了提供更多的功能而且可以有效地擴展這些功能。每個模塊都提供了一個功能，經過編譯這些功能模塊來實現功能的擴展

1. 基本HTTP功能

a）提供靜態文件和index文件，處理靜態文件，索引文件以及自動索引，打開文件描述符緩存；
b）使用緩存加速反向代理，反向代理加速（無緩存），簡單的負載均衡和容錯；
c）使用緩存機制加速遠程FastCGI，簡單的負載均衡和容錯；
d）模塊化的結構。過濾器包括gzipping,byte ranges,chunked responses，以及 SSI-filter。在SSI過濾器中，到同一個 proxy 或者 FastCGI 的多個子請求併發處理；
e）支持SSL 和 TLS SNI 支持；
f）IMAP/POP3代理服務功能；
g）使用外部 HTTP 認證服務器重定向用戶到 IMAP/POP3 後端；
h）使用外部 HTTP 認證服務器認證用戶後鏈接重定向到內部的 SMTP 後端；

2. 其餘HTTP功能
   a）基於名稱和基於IP的虛擬服務器；
   b）支持Keep-alive和管道鏈接；
   c）靈活的配置和從新配置、在線升級的時候不用中斷客戶訪問的處理；
   d）訪問日誌的格式，緩存日誌寫入和快速日誌輪循；
   e）3xx-5xx錯誤代碼重定向；
   f）速度限制

Nginx 使用場景

• 搭建靜態資源服務器
• 反向代理分發後端服務（能夠和nodejs搭配實現先後端分離）和跨域問題
• 根據User Agent來重定向站點
• 開發環境或測試環境切換（切換host）
• url重寫，使用rewrie規則本地映射
• 資源內容篡改
• 獲取cookie作分流
• 資源合併
• gzip壓縮
• 壓縮圖片
• sourceMap調試

Nginx 安裝/卸載

下載地址：http://nginx.org/en/download.html

Docker 方式運行

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

Ubuntu上安裝

• 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

安裝完成後，檢查Nginx服務的狀態sudo systemctl status nginx 和 版本nginx -V

訪問：http://localhost

啓動時候若顯示端口80被佔用： 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 後面的 80 端口號改成本身的端口，訪問是須要添加端口號。
安裝完後如出現403錯誤，那多是nginx配置文件裏的網站路徑不正確

卸載Nginx

sudo apt-get remove nginx nginx-common # 卸載刪除除了配置文件之外的全部文件。
sudo apt-get purge nginx nginx-common # 卸載全部東東，包括刪除配置文件。
sudo apt-get autoremove # 在上面命令結束後執行，主要是卸載刪除Nginx的再也不被使用的依賴包。
sudo apt-get remove nginx-full nginx-common #卸載刪除兩個主要的包。

Nginx 命令

- sudo nginx #打開 nginx
- nginx -s reload|reopen|stop|quit #從新加載配置|重啓|中止|退出 nginx
- nginx -t #測試配置是否有語法錯誤

nginx [-?hvVtq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]

-?,-h : 打開幫助信息
-v : 顯示版本信息並退出
-V : 顯示版本和配置選項信息，而後退出
-t : 檢測配置文件是否有語法錯誤，而後退出
-q : 在檢測配置文件期間屏蔽非錯誤信息
-s signal : 給一個 nginx 主進程發送信號：stop（中止）, quit（退出）, reopen（重啓）, reload（從新加載配置文件）
-p prefix : 設置前綴路徑（默認是：/usr/local/Cellar/nginx/1.2.6/）
-c filename : 設置配置文件（默認是：/usr/local/etc/nginx/nginx.conf）
-g directives : 設置配置文件外的全局指令

驗證配置是否正確: nginx -t
配置文件修改重裝載命令：nginx -s reload

中止nginx: sudo systemctl stop nginx

啓動nginx: sudo systemctl start nginx

默認，nginx是隨着系統啓動的時候自動運行，sudo systemctl disable nginx能夠禁止nginx開機啓動.

從新配置nginx開機自動啓動: sudo systemctl enable nginx

重啓nginx: sudo systemctl restart nginx

平滑加載配置(不會斷開用戶訪問）：sudo systemctl reload nginx

• reload，從新加載的意思，reload會從新加載配置文件，nginx服務不會中斷，並且reload時會測試conf語法等，若是出錯會rollback用上一次正確配置文件保持正常運行。
• restart，重啓，會重啓nginx服務。這個重啓會形成服務一瞬間的中斷，固然若是配置文件出錯會致使服務啓動失敗，那就是更長時間的服務中斷了。

Nginx 目錄結構

網站文件位置

• /var/www/html: 網站文件存放的地方, 默認只有咱們上面看到nginx頁面，能夠經過改變nginx配置文件的方式來修改這個位置。

服務器配置

• /etc/nginx: nginx配置文件目錄。全部的nginx配置文件都在這裏。
• /etc/nginx/nginx.conf: Nginx的主配置文件. 能夠修改他來改變nginx的全局配置。
• /etc/nginx/sites-available/: 這個目錄存儲每個網站的"server blocks"。nginx一般不會使用這些配置，除非它們陪鏈接到 sites-enabled 目錄 (see below)。通常全部的server block 配置都在這個目錄中設置，而後軟鏈接到別的目錄 。
• /etc/nginx/sites-enabled/: 這個目錄存儲生效的 "server blocks" 配置. 一般,這個配置都是連接到 sites-available目錄中的配置文件
• /etc/nginx/snippets: 這個目錄主要能夠包含在其它nginx配置文件中的配置片斷。重複的配置均可以重構爲配置片斷。

日誌文件

• /var/log/nginx/access.log: 每個訪問請求都會記錄在這個文件中，除非你作了其它設置
• /var/log/nginx/error.log: 任何Nginx的錯誤信息都會記錄到這個文件中

Nginx熱部署

所謂熱部署，就是配置文件nginx.conf修改後，不須要stop Nginx，不須要中斷請求，就能讓配置文件生效！（nginx -s reload 從新加載/nginx -t檢查配置/nginx -s stop）

經過上文咱們已經知道worker進程負責處理具體的請求，那麼若是想達到熱部署的效果，能夠想象：

方案一： 修改配置文件nginx.conf後，主進程master負責推送給woker進程更新配置信息，woker進程收到信息後，更新進程內部的線程信息。（有點valatile的味道）

方案二： 修改配置文件nginx.conf後，從新生成新的worker進程，固然會以新的配置進行處理請求，並且新的請求必須都交給新的worker進程，至於老的worker進程，等把那些之前的請求處理完畢後，kill掉便可。

Nginx採用的就是方案二來達到熱部署的！

Nginx 運行原理

Master-Worker模式

啓動Nginx後，其實就是在80端口啓動了Socket服務進行監聽，如圖所示，Nginx涉及Master進程和Worker進程

Master進程的做用是？

• 讀取並驗證配置文件nginx.conf；管理worker進程；

Worker進程的做用是？

• 每個Worker進程都維護一個線程（避免線程切換），處理鏈接和請求；注意Worker進程的個數由配置文件決定，通常和CPU個數相關（有利於進程切換），配置幾個就有幾個Worker進程。

首先，Nginx在啓動時，會解析配置文件，獲得須要監聽的端口與IP地址，而後在Nginx的master進程裏面，先初始化好這個監控的socket(建立socket，設置addrreuse等選項，綁定到指定的IP地址端口，再listen)，而後再fork(一個現有進程能夠調用fork函數建立一個新進程。由fork建立的新進程被稱爲子進程 )出多個子進程出來，而後子進程會競爭accept新的鏈接。

此時，客戶端就能夠向Nginx發起鏈接了。當客戶端與Nginx進行三次握手，與Nginx創建好一個鏈接後，某一個子進程會accept成功，獲得這個創建好的鏈接的socket，而後建立Nginx對鏈接的封裝，即ngx_connection_t結構體。

接着，設置讀寫事件處理函數並添加讀寫事件來與客戶端進行數據的交換。最後，Nginx或客戶端來主動關掉鏈接

Nginx如何作到高併發下的高效處理？

上文已經說起Nginx的worker進程個數與CPU綁定、worker進程內部包含一個線程高效迴環處理請求，這的確有助於效率，但這是不夠的。

做爲專業的程序員，咱們能夠開一下腦洞：BIO/NIO/AIO、異步/同步、阻塞/非阻塞...

要同時處理那麼多的請求，要知道，有的請求須要發生IO，可能須要很長時間，若是等着它，就會拖慢worker的處理速度。

Nginx採用了Linux的epoll模型，epoll模型基於事件驅動機制，它能夠監控多個事件是否準備完畢，若是OK，那麼放入epoll隊列中，這個過程是異步的。worker只須要從epoll隊列循環處理便可。

Nginx 高可用

Nginx既然做爲入口網關，很重要，若是出現單點問題，顯然是不可接受的。

答案是：Keepalived+Nginx實現高可用。

Keepalived是一個高可用解決方案，主要是用來防止服務器單點發生故障，能夠經過和Nginx配合來實現Web服務的高可用。（其實，Keepalived不只僅能夠和Nginx配合，還能夠和不少其餘服務配合）

Keepalived+Nginx實現高可用的思路：
第一：請求不要直接打到Nginx上，應該先經過Keepalived（這就是所謂虛擬IP，VIP）
第二：Keepalived應該能監控Nginx的生命狀態（提供一個用戶自定義的腳本，按期檢查Nginx進程狀態，進行權重變化,，從而實現Nginx故障切換）