Nginx详解

1. 什么是 Nginx

Nginx ，是一个 Web 服务器和反向代理服务器，用于 HTTP、HTTPS、SMTP、POP3 和 IMAP 协议。
目前使用的最多的 Web 服务器或者代理服务器，像淘宝、新浪、网易、迅雷等都在使用。

nginx的主要功能：

• 反向代理服务器
• 实现负载均衡
• 虚拟主机

2. Nginx+FastCGI运行原理

Nginx不支持对外部程序的直接调用或者解析，所有的外部程序（包括PHP）必须通过FastCGI接口来调用。FastCGI接口在Linux下是socket（这个socket可以是文件socket，也可以是ip socket）。为了调用CGI程序，还需要一个FastCGI的wrapper（wrapper可以理解为用于启动另一个程序的程序），这个wrapper绑定在某个固定socket上，如端口或者文件socket。当Nginx将CGI请求发送给这个socket的时候，通过FastCGI接口，wrapper接收到请求，然后派生出一个新的线程，这个线程调用解释器或者外部程序处理脚本并读取返回数据；接着，wrapper再将返回的数据通过FastCGI接口，沿着固定的socket传递给Nginx；最后，Nginx将返回的数据发送给客户端。这就是Nginx+FastCGI的整个运作过程，如图所示。

cgi：web 服务器会根据请求的内容，然后会 fork 一个新进程来运行外部 c 程序（或 perl 脚本…）， 这个进程会把处理完的数据返回给 web 服务器，最后 web 服务器把内容发送给用户，刚才 fork 的进程也随之退出。
如果下次用户还请求改动态脚本，那么 web 服务器又再次 fork 一个新进程，周而复始的进行。
fastcgi：web 服务器收到一个请求时，他不会重新 fork 一个进程（因为这个进程在 web 服务器启动时就开启了，而且不会退出），web 服务器直接把内容传递给这个进程（进程间通信，但 fastcgi 使用了别的方式，tcp 方式通信），这个进程收到请求后进行处理，把结果返回给 web 服务器，最后自己接着等待下一个请求的到来，而不是退出。

综上，差别在于是否重复 fork 进程，处理请求

3. Nginx 常用命令

• 启动 nginx 。
• 停止 nginx -s stop 或 nginx -s quit 。
• 重载配置 ./sbin/nginx -s reload(平滑重启) 或 service nginx reload 。
• 重载指定配置文件 .nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 。
• 查看 nginx 版本 nginx -v 。
• 检查配置文件是否正确 nginx -t 。
• 显示帮助信息 nginx -h 。

4. Nginx常用配置

worker_processes  8; # 工作进程个数
worker_connections  65535; # 每个工作进程能并发处理（发起）的最大连接数（包含所有连接数）
error_log         /data/logs/nginx/error.log; # 错误日志打印地址
access_log      /data/logs/nginx/access.log; # 进入日志打印地址
log_format  main  '$remote_addr"$request" ''$status $upstream_addr "$request_time"'; # 进入日志格式

## 如果未使用 fastcgi 功能的，可以无视
fastcgi_connect_timeout=300; # 连接到后端 fastcgi 超时时间
fastcgi_send_timeout=300; # 向 fastcgi 请求超时时间(这个指定值已经完成两次握手后向fastcgi传送请求的超时时间)
fastcgi_rend_timeout=300; # 接收 fastcgi 应答超时时间，同理也是2次握手后
fastcgi_buffer_size=64k; # 读取 fastcgi 应答第一部分需要多大缓冲区，该值表示使用1个64kb的缓冲区读取应答第一部分(应答头),可以设置为fastcgi_buffers选项缓冲区大小
fastcgi_buffers 4 64k; # 指定本地需要多少和多大的缓冲区来缓冲fastcgi应答请求，假设一个php或java脚本所产生页面大小为256kb,那么会为其分配4个64kb的缓冲来缓存
fastcgi_cache TEST; # 开启fastcgi缓存并为其指定为TEST名称，降低cpu负载,防止502错误发生

listen       80; # 监听端口
server_name  rrc.test.jiedaibao.com; # 允许域名
root  /data/release/rrc/web; # 项目根目录
index  index.php index.html index.htm; # 访问根文件

其他常用配置参考：https://juejin.im/post/5ae180da518825670e5cc36f

5. Nginx 有哪些优点

• 跨平台、配置简单。

• 非阻塞、高并发连接

  处理 2-3 万并发连接数，官方监测能支持 5 万并发。

• 内存消耗小

  开启 10 个 Nginx 才占 150M 内存。

• 成本低廉，且开源。

• 稳定性高，宕机的概率非常小。

使用“反向代理服务器”的优点是什么？
反向代理服务器可以隐藏源服务器的存在和特征。它充当互联网云和 Web 服务器之间的中间层。这对于安全方面来说是很好的，特别是当我们使用 Web 托管服务时。
正向代理和反向代理参考：https://blog.csdn.net/jinjiniao1/article/details/93420401

6. Nginx 如何处理 HTTP 请求

• 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 S ocket，设置 addr、reuse 等选项，绑定到指定的 ip 地址端口，再 listen 监听)。
• 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。
• 之后，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。此时，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，到此，一个连接就寿终正寝了。

Nginx 是如何实现高并发的？
如果一个 server 采用一个进程(或者线程)负责一个request的方式，那么进程数就是并发数。那么显而易见的，就是会有很多进程在等待中。等什么？最多的应该是等待网络传输。
而 Nginx 的异步非阻塞工作方式正是利用了这点等待的时间。在需要等待的时候，这些进程就空闲出来待命了。因此表现为少数几个进程就解决了大量的并发问题。

Nginx是如何利用的呢，简单来说：同样的 4 个进程，如果采用一个进程负责一个 request 的方式，那么，同时进来 4 个 request 之后，每个进程就负责其中一个，直至会话关闭。期间，如果有第 5 个request进来了。就无法及时反应了，因为 4 个进程都没干完活呢，因此，一般有个调度进程，每当新进来了一个 request ，就新开个进程来处理。

Nginx 不这样，每进来一个 request ，会有一个 worker 进程去处理。但不是全程的处理，处理到什么程度呢？处理到可能发生阻塞的地方，比如向上游（后端）服务器转发 request ，并等待请求返回。那么，这个处理的 worker 不会这么傻等着，他会在发送完请求后，注册一个事件：“如果 upstream 返回了，告诉我一声，我再接着干”。于是他就休息去了。此时，如果再有 request 进来，他就可以很快再按这种方式处理。而一旦上游服务器返回了，就会触发这个事件，worker 才会来接手，这个 request 才会接着往下走。

由于 web server 的工作性质决定了每个 request 的大部份生命都是在网络传输中，实际上花费在 server 机器上的时间片不多。这是几个进程就解决高并发的秘密所在。
webserver 刚好属于网络 IO 密集型应用，不算是计算密集型。
异步，非阻塞，使用 epoll ，和大量细节处的优化。

Nginx: 采用单线程来异步非阻塞处理请求（管理员可以配置 Nginx 主进程的工作进程的数量）(epoll)，不会为每个请求分配 cpu 和内存资源，节省了大量资源，同时也减少了大量的 CPU 的上下文切换。所以才使得 Nginx 支持更高的并发。

7. 动态资源、静态资源分离

动态资源、静态资源分离，是让动态网站里的动态网页根据一定规则把不变的资源和经常变的资源区分开来，动静资源做好了拆分以后我们就可以根据静态资源的特点将其做缓存操作，这就是网站静态化处理的核心思路。

动态资源、静态资源分离简单的概括是：动态文件与静态文件的分离。

在我们的软件开发中，有些请求是需要后台处理的（如：.jsp,.do 等等），有些请求是不需要经过后台处理的（如：css、html、jpg、js 等等文件），这些不需要经过后台处理的文件称为静态文件，否则动态文件。

因此我们后台处理忽略静态文件。这会有人又说那我后台忽略静态文件不就完了吗？当然这是可以的，但是这样后台的请求次数就明显增多了。在我们对资源的响应速度有要求的时候，我们应该使用这种动静分离的策略去解决动、静分离将网站静态资源（HTML，JavaScript，CSS，img等文件）与后台应用分开部署，提高用户访问静态代码的速度，降低对后台应用访问

这里我们将静态资源放到 Nginx 中，动态资源转发到 Tomcat 服务器中去。

当然，因为现在七牛、阿里云等 CDN 服务已经很成熟，主流的做法，是把静态资源缓存到 CDN 服务中，从而提升访问速度。

相比本地的 Nginx 来说，CDN 服务器由于在国内有更多的节点，可以实现用户的就近访问。 并且，CDN
服务可以提供更大的带宽，不像我们自己的应用服务，提供的带宽是有限的。

8. Nginx 有哪些负载均衡策略

负载均衡，即是代理服务器将接收的请求均衡的分发到各服务器中。

Nginx 默认提供了 3 种负载均衡策略：

1. 轮询（默认）round_robin
   每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器 down 掉，能自动剔除。

2. IP 哈希 ip_hash

   每个请求按访问 ip 的 hash 结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决 session 共享的问题。

   当然，实际场景下，一般不考虑使用 ip_hash 解决 session 共享。

3. 最少连接 least_conn
   下一个请求将被分派到活动连接数量最少的服务器

通过 Nginx 插件，我们还可以引入 fair、url_hash 等负载均衡策略。
另外，我们还可以配置每一个后端节点在负载均衡时的其它配置：

weight=1; # (weight 默认为1.weight越大，负载的权重就越大)
down; # (down 表示单前的server暂时不参与负载)
backup; # (其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器)
max_fails=1; # 允许请求失败的次数默认为 1 。当超过最大次数时，返回 proxy_next_upstream 模块定义的错误
fail_timeout=30; # max_fails 次失败后，暂停的时间

官方文档：http://ifeve.com/nginx-http/