nginx原理及其使用

目录

一、正向代理与反向代理

1.正向代理

2.反向代理

3.代理服务器的作用

（1）正向代理服务器的作用

（2）反向代理服务器的作用

（3）nginx的作用（反向代理）

二、nginx工作原理

1.nginx的工作过程

2.nginx的事件驱动机制

3.epoll库

三、nginx的使用

1.nginx的详细配置

2.nginx反向代理

四、nginx多个域名区分虚拟主机

1 什么是域名

2 nginx配置

3 测试

五、负载均衡

nginx负载均衡配置

六、动静分离

七、nginx高可用

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一、正向代理与反向代理

1.正向代理

正向代理服务器是位于客户端和原始服务器的一台中间代理服务器，为了从原始服务器获取到内容，客户端向代理服务器发送一个请求并带上目标服务器（原始服务器），代理服务器在接收到请求后就会将请求转发给原始服务器，并将从原始服务器上获取到的数据返回给客户端，代理服务器是代理的客户端，所以一般客户端是知道代理服务器的存在的。

即客户端知道代理服务器以及目标服务器的IP地址，且局域网内客户端不能上网只能通过代理服务器才能访问目标服务器。

 

2.反向代理

反向代理服务器是位于原始服务器端的服务器，反向代理服务器接受来自互联网的请求，然后将这些请求发送给内网的服务器，并将从内网的服务器获取结果返回给互联网上的客户端，反向代理服务器是代理的服务端，所以客户端是不知道反向代理服务器的存在的，服务端是知道反向代理服务器的。

即客户端仅知道反向代理服务器的IP地址，而不知道具体自己要访问的究竟是服务端哪台服务器，请求到达反向代理服务器后，由反向代理服务器对请求进行分配。反向代理服务器决哪台服务器提供服务。

3.代理服务器的作用

（1）正向代理服务器的作用

1. 访问原来无法访问的资源 

2. 用作缓存，加速访问速度 

3. 对客户端访问授权，上网进行认证 

4. 代理可以记录用户访问记录（上网行为管理），对外隐藏用户信息

（2）反向代理服务器的作用

1. 保护内网安全 

2. 负载均衡 

3. 缓存，减少服务器的压力 

（3）nginx的作用（反向代理）

1.反向代理，将多台服务器代理成一台服务器

2.负载均衡，将多个请求均匀的分配到多台服务器上，减轻每台服务器的压力，提高服务的吞吐量

3.动静分离，nginx可以用作静态文件的缓存服务器，提高访问速度

二、nginx工作原理

1.nginx的工作过程

1.在nginx启动后，会有一个master进程和多个worker进程，master进程主要用来管理worker进程，包括：接受信号，将信号分发给worker进程，监听worker进程工作状态，当worker进程退出时(非正常)，启动新的worker进程。基本的网络事件会交给worker进程处理。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，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。 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，这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的 。

2.当master接收到重新加载的信号会怎么处理(./nginx -s reload)?，master会重新加载配置文件，然后启动新的进程，使用的新的worker进程来接受请求，并告诉老的worker进程他们可以退休了，老的worker进程将不会接受新的，老的worker进程处理完手中正在处理的请求就会退出。

3.worker进程是如何处理用户的请求呢？首先master会根据配置文件生成一个监听相应端口的socket，然后再faster出多个worker进程，这样每个worker就可以接受从socket过来的消息（其实这个时候应该是每一个worker都有一个socket，只是这些socket监听的地址是一样的）。当一个连接过来的时候，每一个worker都能接收到通知，但是只有一个worker能和这个连接建立关系，其他的worker都会连接失败，这就是所谓的惊群现在，为了解决这个问题，nginx提供一个共享锁accept_mutex，有了这个共享锁后，就会只有一个worker去接收这个连接。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。

2.nginx的事件驱动机制

为什么几个worker进程（每一个worker进程里面其实只有一个主线程）能同时接收上万的请求呢？这是因为nginx事件处理机制是异步非阻塞的。nginx将一个请求划分为多个阶段来异步处理模块，每个阶段只是处理请求的一部分，如果请求的这一部分发生阻塞，nginx不会等待，它会处理其他的请求的某一部分。传统web服务器的每个事件消费者独占一个进程(线程)资源,这种情况对于用户规模较小的情况来说,用户响应速度快,但是当并发规模达到数十万上百万的时候,由于线程(进程)数目过多,会频繁的切换,而且当线程阻塞的时候会进行睡眠,也会造成资源的浪费,这样服务器就会产生瓶颈.

nginx服务器采用的事件驱动机制不同,他不会为每个消费事件创建一个进程或线程,这样就不会产生由于进程间频繁切换占用cpu而产生的瓶颈,而且nginx不会让事件阻塞,即采用无阻塞事件驱动模型,这样就不会因为事件阻塞使进程睡眠而造成的资源浪费.

nginx将一个请求划分成多个阶段异步处理,每个阶段仅仅完成一个请求中的一部分,当本阶段任务完成后进入下一阶段.等待事件发生不是阻塞的等待,等待事件发生时候内。

事件发生源产生事件->事件收集器来收集分发事件(选择自己感兴趣的)->消费事件.

3.epoll库

epoll库是Nginx服务器支持的高性能事件驱动库之一。它是公认的最好的事件驱动模型。和poll库及select库有很大的区别。

poll和select都是创建一个待处理事件列表，然后把这个列表发给内核，返回的时候，再去轮询检查这个列表。以判断这个事件是否发生。在描述符太多的情况下，就会明显效率低下了。

epoll是这么做的，它把事件描述符列表的管理交给内核复制。一旦有某个事件发生，内核将发生事件的事件描述符交给Nginx的进程，而不是将整个事件描述符列表交给进程，让进程去轮询具体是哪个描述符。epoll()避免了轮询整个事件描述符列表。所以显得更高效。

epoll库的基本步骤：

首先:epoll库通过相关调用通知内核创建一个有N个描述符的事件列表。然后给这个事件列表设置自己关心的事件。并把它添加到内核中。在具体的代码中还可以实现对相关调用的事件描述符列表进行修改和删除。

之后，一旦设置完成就一直等待内核通知事件发生了，某一事件发生后，内核就将发生事件的描述符给epoll库，epoll库去处理事件。

三、nginx的使用

1.nginx的详细配置

########### 每个指令必须有分号结束。#################
#user administrator administrators;  #配置用户或者组，默认为nobody nobody。
#worker_processes 2;  #允许生成的进程数，默认为1
#pid /nginx/pid/nginx.pid;   #指定nginx进程运行文件存放地址
error_log log/error.log debug;  #制定日志路径，级别。这个设置可以放入全局块，http块，server块，级别以此为：debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
events {
    accept_mutex on;   #设置网路连接序列化，防止惊群现象发生，默认为on
    multi_accept on;  #设置一个进程是否同时接受多个网络连接，默认为off
    #use epoll;      #事件驱动模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport
    worker_connections  1024;    #最大连接数，默认为512
}
http {
    include       mime.types;   #文件扩展名与文件类型映射表
    default_type  application/octet-stream; #默认文件类型，默认为text/plain
    #access_log off; #取消服务日志    
    log_format myFormat '$remote_addr–$remote_user [$time_local] $request $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $http_x_forwarded_for'; #自定义格式
    access_log log/access.log myFormat;  #combined为日志格式的默认值
    sendfile on;   #允许sendfile方式传输文件，默认为off，可以在http块，server块，location块。
    sendfile_max_chunk 100k;  #每个进程每次调用传输数量不能大于设定的值，默认为0，即不设上限。
    keepalive_timeout 65;  #连接超时时间，默认为75s，可以在http，server，location块。
 
    upstream mysvr {   
      server 127.0.0.1:7878;
      server 192.168.10.121:3333 backup;  #热备
    }
    error_page 404 https://www.baidu.com; #错误页
    server {
        keepalive_requests 120; #单连接请求上限次数。
        listen       4545;   #监听端口
        server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
        location  ~*^.+$ {       #请求的url过滤，正则匹配，~为区分大小写，~*为不区分大小写。
           #root path;  #根目录
           #index vv.txt;  #设置默认页
           proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表
           deny 127.0.0.1;  #拒绝的ip
           allow 172.18.5.54; #允许的ip           
        } 
    }
}

1、全局块：配置影响nginx全局的指令。一般有运行nginx服务器的用户组，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，允许生成worker process数等。

2、events块：配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。有每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，是否允许同时接受多个网路连接，开启多个网络连接序列化等。

3、http块：可以嵌套多个server，配置代理，缓存，日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置。如文件引入，mime-type定义，日志自定义，是否使用sendfile传输文件，连接超时时间，单连接请求数等。

4、server块：配置虚拟主机的相关参数，一个http中可以有多个server。

5、location块：配置请求的路由，以及各种页面的处理情况

上面是nginx的基本配置，需要注意的有以下几点：

1、1.$remote_addr 与$http_x_forwarded_for 用以记录客户端的ip地址；

2.$remote_user ：用来记录客户端用户名称；

3.$time_local ： 用来记录访问时间与时区；

4.$request ： 用来记录请求的url与http协议；

5.$status ： 用来记录请求状态；成功是200， 6.$body_bytes_s ent ：记录发送给客户端文件主体内容大小；7.$http_referer ：用来记录从那个页面链接访问过来的； 8.$http_user_agent ：记录客户端浏览器的相关信息；

2、惊群现象：一个网路连接到来，多个睡眠的进程被同事叫醒，但只有一个进程能获得链接，这样会影响系统性能。

3、每个指令必须有分号结束。

2.nginx反向代理

两个域名指向同一台nginx服务器，用户访问不同的域名显示不同的网页内容。

两个域名是 www.baidu.com 和 www.taobao.com

nginx代理服务器使用虚拟机 192.168.204.131

 

第一步：安装两个tomcat，分别运行在8080和8081端口。

第二步：启动两个tomcat。

第三步：反向代理服务器的配置，如下图

 

第四步：nginx重新加载配置文件

第五步：配置域名

在hosts文件中添加域名和ip的映射关系

192.168.204.131 www.baidu.com

192.168.204.131 www.taobao.com

四、nginx多个域名区分虚拟主机

1 什么是域名

域名就是网站：www.baidu.com就是域名

DNS域名解析服务器，把域名解析为ip地址。保存的就是域名和ip地址的映射关系。

一级域名：baidu.com

二级域名：www.baidu.com

三级域名：image.baidu.com

一个域名对应与一个ip地址，一个ip地址可以被多个域名绑定。

只需要买一个一级域名，后面的二级，三级域名你自己可以随便定义。

 

本地测试我们可以通过修改hosts配置文件来完成：

hosts文件的位置：C:\Windows\System32\drivers\etc

可以自己手动配置域名和ip的映射关系，如果hosts文件中配置了域名和ip的对应关系，不需要走DNS域名解析服务器。

因为拿到一个域名，首先是到hosts文件里面查找，没有才有去DNS域名解析器查找。

2 nginx配置

3 测试

1 修改本地hosts配置文件

 

2 复制html目录，分别改名为html-taobao和html-baidu

3 分别修改html-baidu和html-taobao里面的index.html文件，方便区分

4 刷新配置文件

[root@admin sbin]# ./nginx -s reload

5 然后使用浏览器分别访问：www.taobao.com 和 www.baidu.com

五、负载均衡

客户端发送多个请求到服务器，服务器处理请求，有一些可能要与数据库进行交互，服务器处理完毕之后，再将结果返回给客户端

普通请求和响应过程

 

但是随着信息数量增长，访问量和数据量飞速增长，普通架构无法满足现在的需求

我们首先想到的是升级服务器配置，可以由于摩尔定律的日益失效，单纯从硬件提升性能已经逐渐不可取了，怎么解决这种需求呢？

我们可以增加服务器的数量，构建集群，将请求分发到各个服务器上，将原来请求集中到单个服务器的情况改为请求分发到多个服务器，也就是我们说的负载均衡

假设有15个请求发送到代理服务器，那么由代理服务器根据服务器数量，平均分配，每个服务器处理5个请求，这个过程就叫做负载均衡

 

 

 

nginx负载均衡配置

如果一个服务由多个服务器提供，需要把负载分配到不同的服务器处理，需要负载均衡。

可以根据服务器的实际情况调整服务器权重。权重越高分配的请求越多，权重越低，请求越少。默认是都是1

六、动静分离

为了加快网站的解析速度，可以把动态页面和静态页面交给不同的服务器来解析，加快解析的速度，降低由单个服务器的压力

动静分离之前的状态

动静分离之后

七、nginx高可用

如果nginx出现问题 

解决办法

 

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本文博客为本人对于该内容学习过程中整理记录的笔记，便于本人日常学习使用。下面几个链接都是我学习参考的博客：

nginx安装及其配置详细教程 https://www.cnblogs.com/lywJ/p/10710361.html

nginx基本原理介绍 https://blog.csdn.net/wangbiao007/article/details/82910709

搞懂Nginx一篇文章就够了 https://blog.csdn.net/yujing1314/article/details/107000737