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【Nginx學習筆記】-初識Nginx

Nginx 特點
Nginx 基本功能
Nginx 使用場景
Nginx 安裝/卸載
Nginx 命令
Nginx 目錄結構
Nginx熱部署
Nginx 運行原理
- Master-Worker模式
- Nginx如何做到高并發下的高效處理？
Nginx 高可用

Nginx ("engine x") 是一個高性能的 HTTP 和反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 為俄羅斯訪問量第二的 Rambler.ru 站點開發的，第一個公開版本0.1.0發布于2004年10月4日。其將源代碼以類BSD許可證的形式發布，因它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名。

Nginx 解決了服務器的C10K（就是在一秒之內連接客戶端的數目為10k即1萬）問題。它的設計不像傳統的服務器那樣使用線程處理請求，而是一個更加高級的機制—事件驅動機制，是一種異步事件驅動結構。它可以輕松在百萬并發連接下實現高吞吐量的Web服務，同時諸多應用場景下的問題都可以通過種種Nginx模塊得以解決，而我們所需的工作量也并不大

Nginx 特點

高并發請求的同時保持高效的服務
熱部署
低內存消耗/很高的可靠性
處理響應請求很快
非阻塞、高并發連接-IO多路復用epoll（IO復用）
輕量級
- 功能模塊少 - Nginx僅保留了HTTP需要的模塊，其他都用插件的方式，后天添加
- 代碼模塊化 - 更適合二次開發，如阿里巴巴Tengine
CPU親和
- 把CPU核心和Nginx工作進程綁定，把每個worker進程固定在一個CPU上執行，減少切換CPU的cache miss，從而提高性能。
Nginx接收用戶請求是異步的，即先將用戶請求全部接收下來，再一次性發送到后端Web服務器，極大減輕后端Web服務器的壓力。
支持內置服務器檢測。Nginx能夠根據應用服務器處理頁面返回的狀態碼、超時信息等檢測服務器是否出現故障，并及時返回錯誤的請求重新提交到其它節點上
采用Master/worker多進程工作模式

Nginx 基本功能

Nginx的功能包括基本HTTP功能和擴展功能。和Apache服務器一樣，Nginx服務器為了提供更多的功能并且能夠有效地擴展這些功能。每一個模塊都提供了一個功能，通過編譯這些功能模塊來實現功能的擴展

基本HTTP功能

a）提供靜態文件和index文件，處理靜態文件，索引文件以及自動索引，打開文件描述符緩存；
b）使用緩存加速反向代理，反向代理加速（無緩存），簡單的負載均衡和容錯；
c）使用緩存機制加速遠程FastCGI，簡單的負載均衡和容錯；
d）模塊化的結構。過濾器包括gzipping,byte ranges,chunked responses，以及 SSI-filter。在SSI過濾器中，到同一個 proxy 或者 FastCGI 的多個子請求并發處理；
e）支持SSL 和 TLS SNI 支持；
f）IMAP/POP3代理服務功能；
g）使用外部 HTTP 認證服務器重定向用戶到 IMAP/POP3 后端；
h）使用外部 HTTP 認證服務器認證用戶后連接重定向到內部的 SMTP 后端；

其他HTTP功能
a）基于名稱和基于IP的虛擬服務器；
b）支持Keep-alive和管道連接；
c）靈活的配置和重新配置、在線升級的時候不用中斷客戶訪問的處理；
d）訪問日志的格式，緩存日志寫入和快速日志輪循；
e）3xx-5xx錯誤代碼重定向；
f）速度限制

Nginx 使用場景

搭建靜態資源服務器
反向代理分發后端服務（可以和nodejs搭配實現前后端分離）和跨域問題
根據User Agent來重定向站點
開發環境或測試環境切換（切換host）
url重寫，使用rewrie規則本地映射
資源內容篡改
獲取cookie做分流
資源合并
gzip壓縮
壓縮圖片
sourceMap調試

Nginx 安裝/卸載

下載地址：http://nginx.org/en/download.html

Docker 方式運行

docker run --name nginx -p 8080:80 -d nginx

Ubuntu上安裝

http://nginx.org/en/linux_packages.html#Ubuntu

sudo apt-get install software-properties-common
sudo add-apt-repository ppa:nginx/stable 
sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx

安裝完成后，檢查Nginx服務的狀態sudo systemctl status nginx 和版本nginx -V

訪問：http://localhost

啟動時候若顯示端口80被占用： Starting nginx: [emerg]: bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)，
修改文件：/etc/nginx/sites-available/default,把 listen 后面的 80 端口號改為自己的端口，訪問是需要添加端口號。
安裝完后如出現403錯誤，那可能是nginx配置文件里的網站路徑不正確

卸載Nginx

sudo apt-get remove nginx nginx-common # 卸載刪除除了配置文件以外的所有文件。
sudo apt-get purge nginx nginx-common # 卸載所有東東，包括刪除配置文件。
sudo apt-get autoremove # 在上面命令結束后執行，主要是卸載刪除Nginx的不再被使用的依賴包。
sudo apt-get remove nginx-full nginx-common #卸載刪除兩個主要的包。

Nginx 命令

- sudo nginx #打開 nginx
- nginx -s reload|reopen|stop|quit #重新加載配置|重啟|停止|退出 nginx
- nginx -t #測試配置是否有語法錯誤

nginx [-?hvVtq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]

-?,-h : 打開幫助信息
-v : 顯示版本信息并退出
-V : 顯示版本和配置選項信息，然后退出
-t : 檢測配置文件是否有語法錯誤，然后退出
-q : 在檢測配置文件期間屏蔽非錯誤信息
-s signal : 給一個 nginx 主進程發送信號：stop（停止）, quit（退出）, reopen（重啟）, reload（重新加載配置文件）
-p prefix : 設置前綴路徑（默認是：/usr/local/Cellar/nginx/1.2.6/）
-c filename : 設置配置文件（默認是：/usr/local/etc/nginx/nginx.conf）
-g directives : 設置配置文件外的全局指令

驗證配置是否正確: nginx -t
配置文件修改重裝載命令：nginx -s reload

停止nginx: sudo systemctl stop nginx

啟動nginx: sudo systemctl start nginx

默認，nginx是隨著系統啟動的時候自動運行，sudo systemctl disable nginx可以禁止nginx開機啟動.

重新配置nginx開機自動啟動: sudo systemctl enable nginx

重啟nginx: sudo systemctl restart nginx

平滑加載配置(不會斷開用戶訪問）：sudo systemctl reload nginx

reload，重新加載的意思，reload會重新加載配置文件，nginx服務不會中斷，而且reload時會測試conf語法等，如果出錯會rollback用上一次正確配置文件保持正常運行。
restart，重啟，會重啟nginx服務。這個重啟會造成服務一瞬間的中斷，當然如果配置文件出錯會導致服務啟動失敗，那就是更長時間的服務中斷了。

Nginx 目錄結構

網站文件位置

/var/www/html: 網站文件存放的地方, 默認只有我們上面看到nginx頁面，可以通過改變nginx配置文件的方式來修改這個位置。

服務器配置

/etc/nginx: nginx配置文件目錄。所有的nginx配置文件都在這里。
/etc/nginx/nginx.conf: Nginx的主配置文件. 可以修改他來改變nginx的全局配置。
/etc/nginx/sites-available/: 這個目錄存儲每一個網站的"server blocks"。nginx通常不會使用這些配置，除非它們陪連接到 sites-enabled 目錄 (see below)。一般所有的server block 配置都在這個目錄中設置，然后軟連接到別的目錄。
/etc/nginx/sites-enabled/: 這個目錄存儲生效的 "server blocks" 配置. 通常,這個配置都是鏈接到 sites-available目錄中的配置文件
/etc/nginx/snippets: 這個目錄主要可以包含在其它nginx配置文件中的配置片段。重復的配置都可以重構為配置片段。

日志文件

/var/log/nginx/access.log: 每一個訪問請求都會記錄在這個文件中，除非你做了其它設置
/var/log/nginx/error.log: 任何Nginx的錯誤信息都會記錄到這個文件中

Nginx熱部署

所謂熱部署，就是配置文件nginx.conf修改后，不需要stop Nginx，不需要中斷請求，就能讓配置文件生效！（nginx -s reload 重新加載/nginx -t檢查配置/nginx -s stop）

通過上文我們已經知道worker進程負責處理具體的請求，那么如果想達到熱部署的效果，可以想象：

方案一： 修改配置文件nginx.conf后，主進程master負責推送給woker進程更新配置信息，woker進程收到信息后，更新進程內部的線程信息。（有點valatile的味道）

方案二： 修改配置文件nginx.conf后，重新生成新的worker進程，當然會以新的配置進行處理請求，而且新的請求必須都交給新的worker進程，至于老的worker進程，等把那些以前的請求處理完畢后，kill掉即可。

Nginx采用的就是方案二來達到熱部署的！

Nginx 運行原理

Master-Worker模式

啟動Nginx后，其實就是在80端口啟動了Socket服務進行監聽，如圖所示，Nginx涉及Master進程和Worker進程

Master進程的作用是？

讀取并驗證配置文件nginx.conf；管理worker進程；

Worker進程的作用是？

每一個Worker進程都維護一個線程（避免線程切換），處理連接和請求；注意Worker進程的個數由配置文件決定，一般和CPU個數相關（有利于進程切換），配置幾個就有幾個Worker進程。

首先，Nginx在啟動時，會解析配置文件，得到需要監聽的端口與IP地址，然后在Nginx的master進程里面，先初始化好這個監控的socket(創建socket，設置addrreuse等選項，綁定到指定的IP地址端口，再listen)，然后再fork(一個現有進程可以調用fork函數創建一個新進程。由fork創建的新進程被稱為子進程 )出多個子進程出來，然后子進程會競爭accept新的連接。

此時，客戶端就可以向Nginx發起連接了。當客戶端與Nginx進行三次握手，與Nginx建立好一個連接后，某一個子進程會accept成功，得到這個建立好的連接的socket，然后創建Nginx對連接的封裝，即ngx_connection_t結構體。

接著，設置讀寫事件處理函數并添加讀寫事件來與客戶端進行數據的交換。最后，Nginx或客戶端來主動關掉連接

Nginx如何做到高并發下的高效處理？

上文已經提及Nginx的worker進程個數與CPU綁定、worker進程內部包含一個線程高效回環處理請求，這的確有助于效率，但這是不夠的。

作為專業的程序員，我們可以開一下腦洞：BIO/NIO/AIO、異步/同步、阻塞/非阻塞...

要同時處理那么多的請求，要知道，有的請求需要發生IO，可能需要很長時間，如果等著它，就會拖慢worker的處理速度。

Nginx采用了Linux的epoll模型，epoll模型基于事件驅動機制，它可以監控多個事件是否準備完畢，如果OK，那么放入epoll隊列中，這個過程是異步的。worker只需要從epoll隊列循環處理即可。

Nginx 高可用

Nginx既然作為入口網關，很重要，如果出現單點問題，顯然是不可接受的。

答案是：Keepalived+Nginx實現高可用。

Keepalived是一個高可用解決方案，主要是用來防止服務器單點發生故障，可以通過和Nginx配合來實現Web服務的高可用。（其實，Keepalived不僅僅可以和Nginx配合，還可以和很多其他服務配合）

Keepalived+Nginx實現高可用的思路：
第一：請求不要直接打到Nginx上，應該先通過Keepalived（這就是所謂虛擬IP，VIP）
第二：Keepalived應該能監控Nginx的生命狀態（提供一個用戶自定義的腳本，定期檢查Nginx進程狀態，進行權重變化,，從而實現Nginx故障切換）

posted @ 2021-01-12 00:34 DevOps在路上閱讀(869) 評論(1) 收藏舉報

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