Nginx详解 第一部分：编译安装Nginx+Nginx模块
Part 1
- 一 、HTTP 和 Nginx
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- 1.1 套接字Socket
- 1.2 URL
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- 1.2.1 定义
- 1.2.1 URL和URN的区别
- 1.2.3 URL组成
- 1.3 请求访问完整过程详解
- 二、I/O模型 处理高并发的时候用
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- 2.1 I/O模型简介
- 2.2 多路复用I/O型
- 2.3 异步I/O模型
- 2.4 事件模型 select poll epoll
- 三、NGINX概述
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- 3.1 简介
- 3.2 NGINX和APACHE的区别？
- 3.3 什么是零拷贝？
- 四、Nginx模块
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- 4.1 安装方式
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- 4.1.1 方式一 yum安装
- 4.1.2 方式二 编译安装 (推荐使用)
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- 1）前置准备
- 2）编译安装nginx
- 3）nginx开机自启（可选）
- 4.2 Nginx命令 常用选项
-
- 4.2.1 常用选项
- 4.2.2 信号
- 4.3 日志分割（Nginx 优化 ）
- 4.4 升级nginx
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- 4.4.1 思路
- 4.4.2 平滑升级nginx
- 4.5 退回旧版本（回滚）
一 、HTTP 和 Nginx
1.1 套接字Socket
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 URL
1.2.1 定义
统一资源定位符，用于描述某服务器某特定资源位置。
1.2.1 URL和URN的区别
URN定义某事物的身份，仅用于命名，而不指定地址。
URL提供查找该事物的方法。
1.2.3 URL组成
<scheme>://<user>:<password>@<host>:<port>/<path>;<params>?<query>#scheme:方案，访问服务器以获取资源时要使用哪种协议
user:用户，某些方案访问资源时需要的用户名
password:密码，用户对应的密码，中间用：分隔
Host:主机，资源宿主服务器的主机名或IP地址
port:端口,资源宿主服务器正在监听的端口号，很多方案有默认端口号
path:路径,服务器资源的本地名，由一个/将其与前面的URL组件分隔
params:参数，指定输入的参数，参数为名/值对，多个参数，用;分隔
query:查询，传递参数给程序，如数据库，用？分隔,多个查询用&分隔
frag:片段,一小片或一部分资源的名字，此组件在客户端使用，用#分隔
协议（Protocol）：该URL的协议部分是 "https://"，表示使用HTTPS协议进行数据传输。
用户名和密码（Username and Password）：URL中的 "john.doe" 是用户名，表示用于身份验证的用户名。这是可选的，并且很少在实践中使用。密码可以通过 ":" 字符的存在被提供，但在该URL中没有明确提供密码。
主机名（Hostname）：主机名部分是 "www.example.com"，表示资源所在的主机或服务器的地址。
端口号（Port）：该URL中明确指定了端口号 "123"，表示用于与服务器建立连接的端口。如果未指定端口号，默认使用协议的默认端口（例如，HTTPS的默认端口是443）。
路径（Path）：路径部分是 "/forum/questions/"，表示所请求资源的路径。在这个示例中，资源位于主机的 "/forum/questions/" 目录下。
查询参数（Query Parameters）：查询参数以 "?" 开始，后跟参数的键值对，用 "&" 分隔。在该URL中，查询参数是 "tag=networking&order=newest"，表示请求中附带了两个参数：'tag' 的值是 'networking'，'order' 的值是 'newest'。这些参数可以被服务器用来进行进一步的处理或筛选。
锚点（Anchor）：锚点部分以 "#" 开始，用于在文档内定位到特定的片段。在该URL中，锚点是 "topscheme"，它指示浏览器在加载文档后将滚动到名为 "topscheme" 的片段。
1.3 请求访问完整过程详解
当用户发起http请求 需要请求index.html网页文件；
客户端请求和服务器端建立连接，建立连接后，客户端发送请求报文；
服务端网卡收到请求报文，将该报文复制到内核空间（操作系统），内核空间分析报文后交给对应的程序；
nginx分析该报文，对比报文和自己的配置文件,按照配置文件完成请求，分析完成后，发现客户需要index.html文件；
由于程序的权限问题，没有资格直接调用磁盘上的文件,程序会再将这个请求，再次转发给内核;
内核得到请求后，去磁盘中寻找目标文件,找到文件后，复制给程序;
程序构建响应报文，构建好后交给内核空间;
内核空间得到响应报文后，再交给网卡，发给客户。
二、I/O模型 处理高并发的时候用
2.1 I/O模型简介
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。
- 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
- 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
- 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。
- 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 多路复用I/O型
多路复用I/O（I/O multiplexing）模型是一种基于事件驱动的 I/O 处理模式。它利用操作系统提供的多路复用机制（如select、poll、epoll等）来同时监听多个 I/O 事件，当某个事件就绪时，通知应用程序进行处理。
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。
常见的多路复用I/O模型有：
- select：适用于连接数不太多的情况，轮询监听多个文件描述符上的 I/O 事件。
- poll：与select类似，但没有连接数的限制，并且不会修改传入的描述符集合。
- epoll：适用于连接数非常多的情况，通过事件驱动机制来处理 I/O 事件，可以在大并发情况下具有较高的性能优势。
2.3 异步I/O模型
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。
2.4 事件模型 select poll epoll
①Nginx服务使用异步非阻塞模式：请求不需要排队，会反馈任务的完成结果。
②Apache服务使用同步阻塞模式：请求需要排队，且不会主动返回结果。
优缺点
| 模型 | 描述 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| select | 最古老的模型 | 可以同时监视多个文件描述符 | 效率较低，不适用于大规模并发连接 |
| poll | 类似于select | 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特有模型 | 在高并发场景下性能表现更好，使用边缘触发方式，只在状态变化时通知 | 在非Linux系统上不可用，涉及到一些操作系统特定的细节和配置 |
区别
| select | poll | epoll | |
|---|---|---|---|
| 操作方式 | 遍历 | 遍历 | 回调 |
| 底层实现 | 数组 | 链表 | 哈希表 |
| IO效率 | 每次调用都进行线性遍历，时间复杂度为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O(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 |
三、NGINX概述
3.1 简介
①作用：支持七层(应用层)和四层(传输层)反向代理、可做web服务器。
②特性：高可靠性、支持热部署、可扩展性好、高并发高性能、单机部署。
⑤进程：一个主进程master生成多个worker子进程，worker子进程负责处理工作。
3.2 NGINX和APACHE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 |
核心区别
1）apache 是同步多进程模型，一个连接对应一个进程，而 nginx 是异步的，多个
连接（万级别）可以对应一个进程;
2）需要稳定用apache，需要高性能用nginx。
3.3 什么是零拷贝？
在Nginx中，使用零拷贝技术可以将数据从文件系统直接发送到网络套接字中，而不需要中间的内存拷贝。
这可以减少CPU的使用量，减少内存带宽的消耗，并且可以更快地将数据发送到客户端
四、Nginx模块
4.1 安装方式
4.1.1 方式一 yum安装
#安装依赖包
yum install -y epel-releas
#yum方式安装
yum install -y nginx
4.1.2 方式二 编译安装 (推荐使用)
1）前置准备
#安装依赖包
yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl openssl-devel
#新建nginx用户便于管理
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#官网下载包
wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
2）编译安装nginx
tar xf nginx-1.18.0.tar.gz
mkdir /apps/nginx -p
cd nginx-1.18.0/
./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
chown -R nginx.nginx /apps/nginx#加权限
ln -s /apps/nginx/sbin/nginx /usr/sbin/ #直接启动 不需要绝对路径
3）nginx开机自启（可选）
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
#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 enable --now nginx
#开机自启并立即启动 如果卡主是应为logs下有 nginx.pid 文件 删除即可
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 常用选项
#基本格式
nginx [选项] [参数]
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
#基本格式
nginx -s 信号
| 信号 | 描述 |
|---|---|
stop |
快速停止nginx进程，可能会中断现有连接。 |
quit |
优雅地停止nginx进程，等待现有连接完成后再停止。 |
reload |
重新加载配置文件，优雅地应用新配置，不中断现有连接。 |
reopen |
重新打开日志文件，用于日志切割或日志重定向。 |
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 优化 ）
cd /apps/nginx/logs #移动到日志所在目录下，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 #建空的日志文件
pid=`cat /apps/nginx/logs/nginx.pid` #查看nginx的pid
kill -s USR1 $pid
或者
nginx -s reopen #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）
4.4 升级nginx
4.4.1 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 平滑升级nginx
nginx1.18---->nginx1.20
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#启动服务
systemctl start nginx
#下载安装包到src目录
wget https://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz -P \
/usr/local/src/
cd /usr/local/src/;ls
tar xf nginx-1.20.2.tar.gz
cd nginx-1.20.2/;ls
重新编译安装
#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
#安装
make -j2 && make install
nginx -V#查看版本
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
#创建一个无用的填充文件，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
#192.168.2.100为服务端IP地址
#从服务端下载m.img，观察进程
wget --limit-rate=1M http://192.168.2.100/m.img
返回服务端
#查看master process pid文件路径
ls /apps/nginx/logs/
cat /apps/nginx/los/nginx.pid #1.20.2版本的
cat /apps/nginx/los/nginx.pid.oldbin #1.18版本的
kill -WINCH `cat /apps/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`
#优雅关闭 旧版本的master process
开启新的客户机，从服务端获取测试包
wget --limit-rate=1M http://192.168.2.100/m.img
然后返回服务端查看是否使用新进程
ss -natp | grep 80
pstree -p |grep nginx
4.5 退回旧版本（回滚）
#唤起旧版本的主进程
kill -HUP `cat /apps/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`
#观察进程
ps aux|grep nginx
#结束新版本的master进程
kill -QUIT `cat /apps/nginx/logs/nginx.pid`
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
