nginx快速入门之基本原理篇

Nginx 主要特点

• nginx模块结构：

• Nginx主要是用于Http服务器，反向代理服务器，邮件服务器
• Nginx由多个模块组成，每个请求的完成都是由一个或多个模块共同完成的。
• Nginx 默认采用守护模式启动，守护模式让master进程启动后在后台运行。在Nginx运行期间主要由一个master主进程和多个worker进程（数目一般与cpu数目相同）
  • master主进程主要是管理worker进程，对网络事件进行收集和分发：

1. 接收来自外界的信号
2. 向各worker进程发送信号
3. 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

• nginx用一个独立的worker进程来处理一个请求，一个worker进程可以处理多个请求：

• 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。
• 一个请求，完全由worker进程来处理，而且只在一个worker进程中处理。采用这种方式的好处：
  • 节省锁带来的开销。对于每个worker进程来说，独立的进程，不需要加锁，所以省掉了锁带来的开销，同时在编程以及问题查上时，也会方便很多
  • 独立进程，减少风险。
  • 采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断，master进程则很快重新启动新的worker进程。
  • 在一次请求里无需进程切换

• Nginx主要通过加锁来解决惊群现象
  • 惊群现象：惊群效应就是当一个fd的事件被触发时，所有等待这个fd的线程或进程都被唤醒。一般都是socket的accept()会导致惊群，很多个进程都block在server socket的accept()，一但有客户端进来，所有进程的accept()都会返回，但是只有一个进程会读到数据，就是惊群。
  • Nginx 采用accept-mutex来解决惊群问题：当一个请求到达的时候，只有竞争到锁的worker进程才会惊醒处理请求，其他进程会继续等待，结合 timer_solution 配置的最大的超时时间继续尝试获取accept-mutex
• Nginx的IO通常使用epoll，epoll函数使用了I/O复用模型。与I/O阻塞模型比较，I/O复用模型的优势在于可以同时等待多个（而不只是一个）套接字描述符就绪。Nginx的epoll工作流程如下：
  • master进程先建好需要listen的socket后，然后再fork出多个woker进程，这样每个work进程都可以去accept这个socket
  • 当一个client连接到来时，所有accept的work进程都会受到通知，但只有一个进程可以accept成功，其它的则会accept失败，Nginx提供了一把共享锁accept_mutex来保证同一时刻只有一个work进程在accept连接，从而解决惊群问题
  • 当一个worker进程accept这个连接后，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，这样一个完成的请求就结束了
• Nginx最大连接数：
  • worker_processes：worker角色的进程个数
  • worker_connections：每一个worker进程能并发处理（发起）的最大连接数（包含所有连接数）
  • Nginx作为http服务器的时候：max_clients = worker_processes * worker_connections
  • Nginx作为反向代理服务器的时候：max_clients = worker_processes * worker_connections/4 （/4原因：因为浏览器默认会开启2个连接到nginx server，而且nginx还会为每个连接使用fds（file descriptor）从连接池建立connection到upstream后端。）
• Nginx主要通过nginx.conf文件进行配置使用。在nginx.conf文件中主要分为：
  • 全局块：一些全局的属性，在运行时与具体业务功能（比如http服务或者email服务代理）无关的一些参数，比如工作进程数，运行的身份等
  • event块：参考事件模型，单个进程最大连接数等
  • http块：设定http服务器
  • server块：配置虚拟主机
  • location块：配置请求路由及页面的处理情况等

Nginx 常用功能

• Nginx支持FastCGI、SSL、Virtual Host、URL Rewrite、Gzip等功能。并且支持很多第三方的模块扩展。
• Nginx作为Http代理、反向代理：
  • Nginx通过配置实现灵活的转发功能：Nginx可以根据不同的正则匹配，采取不同的转发策略。
  • Nginx可以对返回结果进行错误页跳转，异常判断等。
  • 如果被分发的服务器存在异常，它可以将请求重新转发给另外一台服务器，然后自动去除异常服务器。

• Nginx作为负载均衡器：
  • Nginx提供的负载均衡策略有2种：内置策略和扩展策略。
  • 内置策略为轮询，加权轮询，Ip hash。
  • 扩展策略由第三方实现。
  • 轮询与加权轮询：

• • Ip hash算法，对客户端请求的ip进行hash操作，然后根据hash结果将同一个客户端ip的请求分发给同一台服务器进行处理，可以解决session不共享的问题。

• Nginx作为Web缓存
  • 可以把静态资源放在Nginx服务器上（比如前端页面资源）
  • Nginx可以对不同的文件做不同的缓存处理，配置灵活。
  • 配合着第三方的ngx_cache_purge，对指定的URL缓存内容可以的进行增删管理。

Nginx 基本使用

1、安装Nginx：（安装教程网上很多，这里就不展开了）

2、配置Nginx：修改nginx.conf文件

3、使用Nginx命令启动Nginx：

• sudo nginx 启动Nginx
• nginx -s stop 快速关闭Nginx，可能不保存相关信息，并迅速终止web服务。
• nginx -s quit 平稳关闭Nginx，保存相关信息，有安排的结束web服务。
• nginx -s reload 因改变了Nginx相关配置，需要重新加载配置而重载。
• nginx -s reopen 重新打开日志文件。
• nginx -c filename 为 Nginx 指定一个配置文件，来代替缺省的。
• nginx -t 不运行，而仅仅测试配置文件。Nginx 将检查配置文件的语法的正确性，并尝试打开配置文件中所引用到的文件。
• nginx -v 显示 Nginx 的版本。
• nginx -V 显示 Nginx 的版本，编译器版本和配置参数。

-s：把信号发给Nginx的master进程

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参考资源：

• Nginx 之实现原理：http://www.jianshu.com/p/b77482d4b670
• 什么是惊群，如何有效避免惊群?：https://www.zhihu.com/question/22756773
• nginx最大并发连接数的思考：worker_processes、worker_connections、worker_rlimit_nofile：http://blog.csdn.net/sole_cc/article/details/52433353
• Nginx配置详解：http://www.cnblogs.com/knowledgesea/p/5175711.html