Nginx学习（二）：Nginx重要概念

Nginx简介

  Nginx 是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3/SMTP服务器。
  特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好。
  Nginx 可以在大多数 UnixLinux OS 上编译运行，并有 Windows 移植版。在连接高并发的情况下，Nginx是Apache服务器不错的替代品。
  Nginx 既可以在内部直接支持 Rails 和 PHP 程序对外进行服务，也可以支持作为 HTTP代理服务器对外进行服务。
  Nginx采用C进行编写，不论是系统资源开销还是CPU使用效率都比 Perlbal 要好很多。
Nginx 是一个安装非常的简单、配置文件非常简洁（还能够支持perl语法）、Bug非常少的服务器。Nginx 启动特别容易，并且几乎可以做到7*24不间断运行，即使运行数个月也不需要重新启动。你还能够不间断服务的情况下进行软件版本的升级。

Nginx模式

  Nginx在启动后，在unix系统中会以daemon的方式在后台运行，后台进程包含一个master进程和多个worker进程。

  Master进程:主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。

  worker进程:基本的网络事件，则是放在worker进程中来处理了。多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理。worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致（更多的worker数，只会导致进程来竞争cpu资源了，从而带来不必要的上下文切换。与cpu核数一样，刚好利用好计算机的资源）

Nginx一些特性

  不影响现有环境重启：master进程在接到重启信号后，会先重新加载配置文件，然后再启动新的worker进程，并向所有老的worker进程发送信号，告诉他们可以光荣退休了。新的worker在启动后，就开始接收新的请求，而老的worker在收到来自master的信号后，就不再接收新的请求，并且在当前进程中的所有未处理完的请求处理完成后，再退出。

  一个完整的请求过程：首先，每个worker进程都是从master进程fork过来，在master进程里面，先建立好需要listen的socket（listenfd）之后，然后再fork出多个worker进程。所有worker进程的listenfd会在新连接到来时变得可读，为保证只有一个进程处理该连接，所有worker进程在注册listenfd读事件前抢accept_mutex，抢到互斥锁那个进程注册listenfd读事件，在读事件里调用accept接受该连接。当一个worker进程在accept这个连接之后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，这样一个完整的请求就是这样的了。
对于每个worker进程来说，独立的进程，不需要加锁。

  异步非阻塞应对大并发量请求：Nginx采用了异步非阻塞的方式来处理请求，也就是说，nginx是可以同时处理成千上万个请求的。想想apache的常用工作方式（apache也有异步非阻塞版本，但因其与自带某些模块冲突，所以不常用），每个请求会独占一个工作线程，当并发数上到几千时，就同时有几千的线程在处理请求了。这对操作系统来说，是个不小的挑战，线程带来的内存占用非常大，线程的上下文切换带来的cpu开销很大，自然性能就上不去了，而这些开销完全是没有意义的。
  非阻塞就是，事件没有准备好，马上返回EAGAIN，告诉你，事件还没准备好呢，你慌什么，过会再来吧。好吧，你过一会，再来检查一下事件，直到事件准备好了为止，在这期间，你就可以先去做其它事情，然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了，但你得不时地过来检查一下事件的状态，你可以做更多的事情了。这样一个worker就不用等待一次请求的完成，而是在等待请求准备的过程中去处理别的请求。只是在请求间进行不断地切换而已，切换也是因为异步事件未准备好，而主动让出的。这里的切换是没有任何代价，你可以理解为循环处理多个准备好的事件，事实上就是这样的。与多线程相比，这种事件处理方式是有很大的优势的，不需要创建线程，每个请求占用的内存也很少，没有上下文切换，事件处理非常的轻量级。并发数再多也不会导致无谓的资源浪费（上下文切换）。在24G内存的机器上，处理的并发请求数达到过200万。现在的网络服务器基本都采用这种方式，这也是nginx性能高效的主要原因。

  进程文件描述符限制:在nginx中，每个进程会有一个连接数的最大上限，这个上限与系统对fd的限制不一样。在操作系统中，通过ulimit -n，我们可以得到一个进程所能够打开的fd的最大数，即nofile，因为每个socket连接会占用掉一个fd，所以这也会限制我们进程的最大连接数，当然也会直接影响到我们程序所能支持的最大并发数，当fd用完后，再创建socket时，就会失败。nginx通过设置worker_connectons来设置每个进程支持的最大连接数。如果该值大于nofile，那么实际的最大连接数是nofile。一般系统文件描述符限制为1024个文件，我们先将其改为65535。

  最大连接数计算：一个nginx能建立的最大连接数，应该是 worker_connections * worker_processes。
当然，这里说的是最大连接数，对于HTTP请求本地资源来说，能够支持的最大并发数量是worker_connections * worker_processes，而如果是HTTP作为反向代理来说，最大并发数量应该是worker_connections * worker_processes/2。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会占用两个连接。

总结

  这里主要是讲了Ngnix一些机制上概念，让我们对Ngnix实现机制有个大概了解。Ngnix还提供很多数据结构和方法来开发者自定义一些请求处理的规则。我们用Ngnix主要是进行反向代理和负载均衡，并不进行复杂的开发，所以这里不做讲解，想了解这部分的也可以看下《Nginx开发从入门到精通》

参考：

《Nginx开发从入门到精通》