Nginx详解 一：编译安装Nginx和Nginx模块
文章目录
- 1.HTTP 和 Nginx
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- 1.1 Socket套接字
- 1.2 HTTP工作机制
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- 1.2.1一次http事务
- 1.2.2 资源类型
- 1.2.3提高HTTP连接性能
- 2. I/O模型
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- 2.1 I/O模型相关概念
- 2.2 网络I/O模型
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- 2.2.1 **阻塞型** **I/O** 模型（blocking IO）
- 2.2.2 **非阻塞型** **I/O** **模型** **(nonblocking IO)**
- 2.2.3 **多路复用** **I/O** **模型(I/O multiplexing)**
- 2.2.4 **异步** **I/O** **模型** **(asynchronous IO)**
- 2.3 事件模型 Select、poll、epoll
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- 2.3.1 优缺点
- 2.3.2 区别
- 3. Nginx概述
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- 3.1 基础作用
- 3.2 特性
- 3.3 Apache和Nginx的区别
- 4. Nginx模块
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- 4.1 安装Nginx
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- 4.1.1 yum安装
- 4.1.2 编译安装
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- 4.1.2.1 前置准备
- 4.1.2.2 解压软件包
- 4.1.2.3 编译并安装
- 4.1.2.4 启动停止nginx
- 4.1.2.5 创建nginx自启动文件 (将其归入systemd管理)
- 4.2 Nginx命令及常用选项
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- 4.2.1 常用选项
- 4.2.2 信号
- 4.3 日志分割 （nginx调优）
- 4.4 平滑升级（升级新版本）
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- 4.4.1 具体思路
- 4.4.2 实操
- 4.5 回滚 （重回老版本）
1.HTTP 和 Nginx
1.1 Socket套接字
套接字Socket是进程间通信IPC的一种实现，允许位于不同主机（或同一主机）上不同进程之间进行通信和数据交换
进程间的传输要有两个标志：IP地址和端口号合称为套接字地址 socket address
- 客户机套接字地址定义了一个唯一的客户进程
- 服务器套接字地址定义了一个唯一的服务器进程
1.2 HTTP工作机制
1.2.1一次http事务
- http请求：http request
- http响应：http response
1.2.2 资源类型
- 静态文件：无需服务端做出额外处理,服务器端和客户端的文件内容相同
文件后缀：.html, .txt, .jpg, .js, .css, .mp3, .avi
- 动态文件：服务端执行程序，返回执行的结果,服务器端和客户端的文件内容不相同
文件后缀：.php, .jsp ,.asp
1.2.3提高HTTP连接性能
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并行连接：通过多条TCP连接发起并发的HTTP请求
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持久连接：keep-alive，重用TCP连接，以消除连接和关闭的时延,以事务个数和时间来决定是否关闭连接
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管道化连接：通过共享TCP连接，发起并发的HTTP请求
2. I/O模型
2.1 I/O模型相关概念
同步/异步（消息反馈机制）：关注的是消息通信机制，即调用者在等待一件事情的处理结果时，被调用者是否提供完成状态的通知。
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同步：synchronous，被调用者并不提供事件的处理结果相关的通知消息，需要调用者主动询问事情是否处理完成
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异步：asynchronous，被调用者通过状态、通知或回调机制主动通知调用者被调用者的运行状态
阻塞/非阻塞：关注调用者在等待结果返回之前所处的状态
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阻塞：blocking，指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间，调用结果返回之前，调用者被挂起，干不了别的事情。
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非阻塞：nonblocking，指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值，而无需等到IO操作彻底完成，在最终的调用结果返回之前，调用者不会被挂起，可以去做别的事情。
2.2 网络I/O模型
2.2.1 阻塞型 I/O 模型（blocking IO）
阻塞IO模型是最简单的I/O模型，用户线程在内核进行IO操作时被阻塞用户线程通过系统调用read发起I/O读操作，由用户空间转到内核空间
- 优点：程序简单，在阻塞等待数据期间进程/线程挂起，基本不会占用 CPU 资源
- 缺点：每个连接需要独立的进程/线程单独处理，当并发请求量大时为了维护程序，内存、线程切换开销较大，apache 的preforck使用的是这种模式。
2.2.2 非阻塞型 I/O 模型 (nonblocking IO)
用户线程发起IO请求时立即返回。但并未读取到任何数据，用户线程需要不断地发起IO请求，直到数据到达后，才真正读取到数据，继续执行
2.2.3 多路复用 I/O 模型(I/O multiplexing)
I/O multiplexing 主要包括:select，poll，epoll三种系统调用，select/poll/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。
通过多路复用I/O模型，可以在一个线程中同时处理多个客户端连接的 I/O 操作，而不需要为每个连接创建一个线程或进程，避免了资源开销和上下文切换的成本。
2.2.4 异步 I/O 模型 (asynchronous IO)
异步 I/O 模型是一种非阻塞的 I/O 处理模式，通过回调函数或事件通知的方式来处理已完成的 I/O 操作，能够提高系统的并发性和处理效率。
2.3 事件模型 Select、poll、epoll
2.3.1 优缺点
| 名称 | 描述 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| select | 是最早期的事件驱动模型 | 拥有良好的跨平台支持 | 效率较低，不适用于大规模的并发连接 |
| poll | 是select的升级版 | 效率相对更高，可以处理大量并发连接 | 随着文件描述符数量的增加，性能下降较明显 |
| epoll | Linux特有的 | 没有最大并发连接的限制 | 在非Linux系统上不可用 |
2.3.2 区别
| select | poll | epoll | |
|---|---|---|---|
| 操作方式 | 遍历 | 遍历 | 回调 |
| 底层实现 | 数组 | 链表 | hash表 |
| I/O效率 | 每次调用都进行线性遍历，事件复杂度为0（n） | 同左 | 事件通知方式，每当fd就绪，系统注册的回调函数就会被调用，将就绪的fd放到rdlllist里，时间复杂度0(1) |
| 最大连接数 | 1024（x86）2048(x64) | 无上限 | 无上限 |
| fd拷贝 | 每次调用select都需要把fd集合从用户拷贝到内核态 | 每次调用poll，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态 | 调用epoll ctl时拷贝进内核并保存，之后每次epoll wait不拷贝 |
3. Nginx概述
3.1 基础作用
- 支持4层（传输层）和7层（应用层）反向代理
- 可做静态的web资源服务器
3.2 特性
- 模块化设计：有较好的扩展性
- 高可靠性
- 支持热部署：不停机更新配置文件，升级版本，更换日志文件
- 低内存消耗：10000个keep-alive连接模式下的非活动连接，仅需2.5M内存
- 单机部署
3.3 Apache和Nginx的区别
| 特点 | Nginx | Apache |
|---|---|---|
| 并发处理 | 高并发处理能力，轻量级且低内存消耗 | 对静态文件处理高效，但在高并发情况下内存消耗较大 |
| 资源占用 | 占用更少的系统资源和内存 | 占用较多的系统资源和内存 |
| 事件驱动 | 使用事件驱动模型，可在较少的线程上同时处理多个连接 | 使用多线程模型，会为每个连接创建一个线程 |
| 配置灵活性 | 配置简单明了，易于阅读和维护 | 配置相对复杂，需要更多的配置项指定 |
| 扩展性 | 支持动态模块和第三方扩展，可自定义功能 | 支持动态模块和第三方扩展，但相对Nginx更少 |
| 虚拟主机 | 支持无限个虚拟主机配置，每个虚拟主机独立配置 | 支持无限个虚拟主机配置，但每个虚拟主机使用同一套配置 |
| 模块支持 | 支持反向代理、负载均衡、HTTP缓存等 | 支持反向代理、负载均衡、SSL等 |
| 用户群体 | 更适合高并发、网络应用场景，如反向代理、负载均衡 | 更适合传统Web服务器应用，如静态内容和PHP |
4. Nginx模块
4.1 安装Nginx
4.1.1 yum安装
centos7 需要安装epel源
yum install -y epel-release
#安装epel源
yum install nginx -y
#安装nginx主体软件
http://nginx.org/en/linux_packages.html
#官方网站下载安装
4.1.2 编译安装
4.1.2.1 前置准备
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和selinux
yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl openssl-devel
#搭建编译环境
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#新建nginx用户便于管理
cd /opt
wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
#官网下载包
注：必须要联网
4.1.2.2 解压软件包
tar xf tar xf nginx-1.18.0.tar.gz
cd nginx-1.18.0/
4.1.2.3 编译并安装
./configure --prefix=/apps/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_ssl_module \
--with-http_v2_module \
--with-http_realip_module \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-pcre \
--with-stream \
--with-stream_ssl_module \
--with-stream_realip_module
make -j2 && make install
#编译并安装
chown -R nginx.nginx /apps/nginx
#修改配置文件属主和属组
4.1.2.4 启动停止nginx
#启动
/apps/nginx/sbin/nginx
#绝对路径启动
ln -s /apps/nginx/sbin/nginx /usr/sbin/
#创建软连接后直接 nginx启动
#停止
killall nginx
#杀进程
4.1.2.5 创建nginx自启动文件 (将其归入systemd管理)
vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
#建立文件
[Unit]
Description=nginx - high performance web server
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/apps/nginx/logs/nginx.pid
#注意文件位置，如果不对 启动不了
ExecStart=/apps/nginx/sbin/nginx -c /apps/nginx/conf/nginx.conf
#注意启动文件位置
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s TERM $MAINPID
[Install]
WantedBy=multi-user.target
systemctl daemon-reload
#重新加载配置
systemctl start nginx
#开启软件
systemctl enable --now nginx
#开机自启并立即启动
chown -R nginx.nginx /apps/nginx
#修改权限
###如果需要修改pid文件可以执行以下操作#################
mkdir /apps/nginx/run/
#创建目录
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
#修改配置文件
pid /apps/nginx/run/nginx.pid;
#找到 pid的位置修改
4.2 Nginx命令及常用选项
#命令格式
nginx [选项] [参数]
注：要使用命令需要做一个软连接到系统默认环境变量
4.2.1 常用选项
| 选项 | 功能 |
|---|---|
| -c <配置文件> | 指定一个自定义的配置文件路径 |
| -g <全局配置> | 在命令行中指定全局配置选项 |
| -p <工作目录> | 设置工作目录，用于存放日志文件和临时文件 |
| -s <信号> | 向nginx发送信号，常用的有stop（停止nginx进程）和reload（重新加载配置文件） |
| -t | 测试配置文件语法是否正确 |
| -q | 在测试配置文件时，以静默模式运行，只输出关键信息 |
| -V | 显示nginx的版本、编译信息和配置参数 |
| -h | 显示帮助信息，包括所有可用的命令行选项 |
| -s <文件> | 启动nginx并将master进程的PID写入指定的文件 |
| -e <错误日志文件> | 设置错误日志文件的路径 |
| -g <配置指令> | 设置全局配置指令。可以在命令行中设置多个全局配置指令，用分号分隔 |
| -T | 测试配置文件，并打印出解析后的配置内容 |
| -q <文件> | 检查配置文件，并打印出解析后的配置内容，但不启动nginx |
4.2.2 信号
kill -l 看信号大全
nginx -h 可以看到的信号较少
#基本格式
nginx -s 信号
| 信号名 | 含义 |
|---|---|
| stop | 直接停止 |
| quit | 优雅的退出：有人在访问不会结束进程 |
| reopen | 分割日志 |
| reload | 重新加载配置文件 |
| term | 快速停止nginx进程，可能会中断现有连接，与stop信号类似。 |
| usr1 | 重新打开日志文件，用于日志切割或日志重定向，与reopen信号类似。 |
| usr2 | 平滑地升级nginx可执行文件。 |
| hup | 重新加载配置文件，优雅地应用新配置，与reload信号类似。 |
| winch | 当nginx以master/worker工作模式运行时，重新生成worker进程以适应新的配置。 |
| usr3 | 向worker进程发送自定义信号。 |
4.3 日志分割 （nginx调优）
cd /apps/nginx/logs/
#切换到日志文件所在目录，此目录为指定安装目录，默认目录为/var/log/nginx
mv access.log access.log.bak
#备份日志文件
touch access.log
#新建日志文件
#此时日志不会写入到新文件
cat /apps/nginx/logs/nginx.pid
#查看软件进程号
或
ps -aux | grep nginx
kill -s USR1 13286
或
nginx -s reopen 13286
#重新打开Nginx进程以重新加载配置文件
#会发送信号给Nginx主进程，告诉它重新加载配置文件而不停止正在处理的连接（不停止Nginx服务）
curl 192.168.67.100
4.4 平滑升级（升级新版本）
4.4.1 具体思路
- 将旧Nginx文件换成新Nginx文件(注意备份)
- 向master进程发送USR2信号
- master进程修改pid文件名，加后缀.oldbin
- master进程用新Nginx文件启动新master进程,系统中将有新旧两个Nginx主进程共同提供Web服务
- 向旧的Nginx服务进程发送WINCH信号，使旧的Nginx worker进程平滑停止，并删除Nginx.pid.oldbin文件
- 向旧master进程发送QUIT信号,关闭老master
- 如果发现升级有问题,可以回滚向老master发送HUP，向新master发送QUIT
4.4.2 实操
ps aux |grep nginx
#查看nginx是否开启
wget https://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz -P \
/usr/local/src/
#下载安装包到src目录
cd /usr/local/src
ls
tar xf nginx-1.20.2.tar.gz
#解压缩软件包
cd nginx-1.20.2.tar.gz/
#检测编译环境，加模块
./configure --prefix=/apps/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_v2_module --with-http_realip_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-pcre --with-stream --with-stream_ssl_module --with-stream_realip_module
make -j2 && make install
#编译并安装
nginx -v
#查看软件版本
mv /apps/nginx/sbin/nginx /apps/nginx/sbin/nginx.bak
#将低版本的nginx主程序改名
cp /usr/local/src/nginx-1.20.2/objs/nginx /apps/nginx/sbin
#将新版本 拷入进去
/apps/nginx/sbin/nginx -t
#语法检查
kill -USR2 `cat /apps/nginx/logs/nginx.pid`
ps auxf|grep nginx
#会生成新的master进程，需要结束旧的
#创建一个空格填充文件，用于让测试客户端下载
dd if=/dev/zero of=/apps/nginx/html/m.img bs=1G count=10
cd /apps/nginx/html
ls
切换到客户端下载测试包
#192.168.67.100为服务端IP地址
wget --limit-rate=1M http://192.168.67.100/m.img
#从服务端下载m.img，观察进程
返回服务端
ls /apps/nginx/logs/
#查看master process pid文件路径
cat /apps/nginx/logs/nginx.pid #1.20.2版本的
cat /apps/nginx/logs/nginx.pid.oldbin #1.18.2版本的
kill -WINCH `cat /apps/nginx/run/nginx.pid.oldbin`
#优雅关闭老进程的 worker 进程
wget --limit-rate=1M http://192.168.67.100/m.img
#再开启一台服务器测试 是否是新的进程在下载
ss -natp | grep 80
#然后返回服务端查看是否使用新进程
nginx -v
#查看当前nginx版本
4.5 回滚 （重回老版本）
kill -HUP `cat /apps/nginx/run/nginx.pid.oldbin`
#唤起老的进程
ps aux|grep nginx
kill -QUIT `cat /apps/nginx/run/nginx.pid`
#结束新版本进程
ps aux |grep nginx
curl -I 127.1
#通过 curl 发送一个 HEAD 请求到本地服务器并返回响应头信息
