nginx

一、nginx简介

nginx（发音同engine x）是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like协议下发行。

nginx由俄罗斯的程序设计师Igor Sysoev所开发，最初供俄国大型的入口网站及搜寻引擎Rambler使用。

第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源代码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。2011年6月1日，nginx 1.0.4发布。

nginx的特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用nginx网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。

二、nginx的特性与优点

1.nginx的特性

Nginx 可以在大多数 Unix Linux OS 上编译运行，并有 Windows 移植版。Nginx 的1.20.0稳定版已经于2021年4月20日发布，一般情况下，对于新建站点，建议使用最新稳定版作为生产版本，已有站点的升级急迫性不高。Nginx 的源代码使用 2-clause BSD-like license。

Nginx 是一个很强大的高性能Web和反向代理服务，它具有很多非常优越的特性：

在连接高并发的情况下，Nginx是Apache服务不错的替代品：Nginx在美国是做虚拟主机生意的老板们经常选择的软件平台之一。能够支持高达 50,000 个并发连接数的响应，感谢Nginx为我们选择了 epoll and kqueue作为开发模型。

• 服务器
  • Nginx作为负载均衡服务：Nginx 既可以在内部直接支持 Rails 和 PHP 程序对外进行服务，也可以支持作为 HTTP代理服务对外进行服务。Nginx采用C进行编写，不论是系统资源开销还是CPU使用效率都比 Perlbal 要好很多。
  • 处理静态文件，索引文件以及自动索引;打开文件描述符缓冲。
  • 无缓存的反向代理加速，简单的负载均衡和容错。
  • FastCGI，简单的负载均衡和容错。
  • 模块化的结构。包括 gzipping, byte ranges, chunked responses,以及 SSI-filter 等 filter。如果由 FastCG或其它代理服务器处理单页中存在的多个 SSI，则这项处理可以并行运行，而不需要相互等待。
  • 支持 SSL 和 TLSSNI。
• 代码
  • Nginx代码完全用C语言从头写成，已经移植到许多体系结构和操作系统，包括：Linux、FreeBSD、Solaris、Mac OS X、AIX以及Microsoft Windows。Nginx有自己的函数库，并且除了zlib、PCRE和OpenSSL之外，标准模块只使用系统C库函数。而且，如果不需要或者考虑到潜在的授权冲突，可以不使用这些第三方库。
• 代理服务器
  • 作为邮件代理服务：Nginx 同时也是一个非常优秀的邮件代理服务（最早开发这个产品的目的之一也是作为邮件代理服务器），Last.fm 描述了成功并且美妙的使用经验。
  • Nginx 是一个安装非常的简单、配置文件非常简洁（还能够支持perl语法）、Bug非常少的服务。Nginx 启动特别容易，并且几乎可以做到7*24不间断运行，即使运行数个月也不需要重新启动。你还能够不间断服务的情况下进行软件版本的升级。

2.nginx的优点

• 高并发连接：官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2-3万并发连接数
• 内存消耗少：在3万并发连接下，开启的10个nginx进程才消耗150M内存（15M*10=150M）
• 配置文件非常简单：风格跟程序一样通俗易懂
• 成本低廉：nginx为开源软件，可以免费使用。而购买F5 BIG-IP、NetScaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币
• 支持Rewrite重写规则：能够根据域名、URL的不同，将HTTP请求分到不同的后端服务器群组
• 内置的健康检查功能：如果Nginx Proxy后端的某台Web服务器宕机了，不会影响前端访问
• 节省带宽：支持GZIP压缩，可以添加浏览器本地缓存的Header头
• 稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微
• 模块化设计：模块可以动态编译
• 外围支持好：文档全，二次开发和模块较多
• 支持热部署：可以不停机重载配置文件
• 支持事件驱动、AIO（AsyncIO，异步IO）、mmap（Memory Map，内存映射）等性能优化

三、nginx的功能及应用类别

1. nginx的基本功能

• 静态资源的web服务器，能缓存打开的文件描述符
• http、smtp、pop3协议的反向代理服务器
• 缓存加速、负载均衡
• 支持FastCGI（fpm，LNMP），uWSGI（Python）等
• 模块化（非DSO机制），过滤器zip、SSI及图像的大小调整
• 支持SSL

2. nginx的扩展功能

• 基于名称和IP的虚拟主机
• 支持keepalive
• 支持平滑升级
• 定制访问日志、支持使用日志缓冲区提高日志存储性能
• 支持URL重写
• 支持路径别名
• 支持基于IP及用户的访问控制
• 支持速率限制，支持并发数限制

3. nginx的应用类别

• 使用nginx结合FastCGI运行PHP、JSP、Perl等程序
• 使用nginx作反向代理、负载均衡、规则过滤
• 使用nginx运行静态HTML网页、图片
• nginx与其他新技术的结合应用

四、nginx的模块，工作原理，工作模式

nginx由内核和模块组成。其中，内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，仅仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个location block（location是nginx配置中的一个指令，用于URL匹配），而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同的模块去完成相应的工作。

1.nginx的模块分类

nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块

• HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块等属于核心模块
• HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块属于基本模块
• HTTP Upstream模块、Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块属于第三方模块

用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。正是有了如此多模块的支撑，nginx的功能才会如此强大

nginx模块从功能上分为三类，分别是：

• Handlers（处理器模块）。此类模块直接处理请求，并进行输出内容和修改headers信息等操作。handlers处理器模块一般只能有一个
• Filters（过滤器模块）。此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作，最后由nginx输出
• Proxies（代理器模块）。就是nginx的HTTP Upstream之类的模块，这些模块主要与后端一些服务比如fastcgi等操作交互，实现服务代理和负载均衡等功能

nginx模块分为：核心模块、事件模块、标准Http模块、可选Http模块、邮件模块、第三方模块和补丁等

• nginx基本模块：所谓基本模块，指的是nginx默认的功能模块，它们提供的指令，允许你使用定义nginx基本功能的变量，在编译时不能被禁用，包括：
  • 核心模块：基本功能和指令，如进程管理和安全。常见的核心模块指令，大部分是放置在配置文件的顶部
  • 事件模块：在Nginx内配置网络使用的能力。常见的events（事件）模块指令，大部分是放置在配置文件的顶部
  • 配置模块：提供包含机制

具体的指令，请参考nginx的官方文档

2. nginx的工作原理

1. nginx采用了异步非阻塞的工作方式
   epoll模型：当有i/o事件产生时，epoll就会告诉进程哪个连接由i/o事件产生，然后进程就会处理这个事件。
   nginx配置use epoll后，以异步非阻塞的方式工作，能够处理百万计的并发连接

2. 处理过程：
   每进来一个请求，会有一个工作进程去处理，但不是全程进行处理，处理可以会发生阻塞的情况；

   比如：向后端服务器转发请求，那么这个处理的工作进程不会一直等待，它会在发送完请求后，注册一个事件等待后端服务器返回；此时，再有新的请求，这个worker就很快再按这种方式处理；而一旦后端服务器返回信息，就会触发这个事件，worker就会进行处理，这个请求才会接着往下走；
   通过这种<快速处理并快速释放请求>的方式，达到同样的配置可以处理更大并发的目的

3. nginx的工作模式

1.master-worker模式
nginx启动成功后，会有一个master进程和至少一个worker进程；
master进程负责处理系统信号、加载配置、管理worker进程

worker进程负责处理具体的业务逻辑

对外部来说，真正提供服务的时worker进程

优点：
稳定性高；一个worker进程挂掉后master进程会立即启动一个新的worker进程，保证worker进程数量不变，降低服务中断的概率;
配合Linux的cpu亲和性的匹配中，可以充分利用多核cpu的优势，提升性能;
处理信号、配置重新加载等可以做到尽可能不中断服务;

2.单进程模式
nginx只有一个进程，nginx的所有工作都由这个进程负责

优点：可以很方便的利用gdb工具进行调试

缺点：
不支持平滑升级
任何的信号处理都可以造成服务的中断
进程挂掉后，在没有外部监控的情况下，无法重启服务
生产环境中不会使用

nginx源码部署

环境说明：

系统	主机名	IP
centos8	nginx	192.168.111.141

//修改名字
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname nginx
[root@localhost ~]# bash
[root@nginx ~]# 

//关闭防火墙和selinux
[root@nginx ~]# setenforce 0
[root@nginx ~]# sed -ri 's/^(SELINUX=).*/\1disabled/g' /etc/selinux/config
[root@nginx ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@nginx ~]# reboot

//配置yum源
[root@nginx ~]# curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-vault-8.5.2111.repo
[root@nginx ~]# sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo

//创建用户
[root@nginx ~]# useradd -rMs /sbin/nologin nginx

//安装依赖包
[root@nginx ~]# dnf -y install pcre-devel openssl openssl-devel gd-devel gcc gcc-c++ make wget vim

//下载nginx包并解压
[root@nginx ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz
[root@nginx ~]# tar xf nginx-1.20.2.tar.gz 

//进行编译安装
[root@nginx ~]# cd nginx-1.20.2
[root@nginx nginx-1.20.2]# ./configure \
 --prefix=/usr/local/nginx \
 --user=nginx \
 --group=nginx \
 --with-debug \
 --with-http_ssl_module \
 --with-http_realip_module \
 --with-http_gunzip_module \
 --with-http_gzip_static_module \
 --with-http_stub_status_module
[root@nginx nginx-1.20.2]# make -j $(grep 'processor' /proc/cpuinfo | wc -l) && make install

//安装完成
[root@nginx nginx-1.20.2]# cd /usr/local/nginx/
[root@nginx nginx]# ls
conf  html  logs  sbin

nginx安装后配置

//配置环境变量
[root@nginx ~]# echo "export PATH=$PATH:/usr/local/nginx/sbin" > /etc/profile.d/nginx.sh
[root@nginx ~]# source /etc/profile.d/nginx.sh
                
//配置system启动服务
[root@nginx ~]# vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx server daemon
After=network.target 
 
[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop
ExecReload=/bin/kill -HUP \$MAINPID
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
[root@nginx ~]# systemctl daemon-reload

//启动nginx
[root@nginx ~]# systemctl enable --now nginx
[root@nginx ~]# ss -anlt
State        Recv-Q       Send-Q               Local Address:Port               Peer Address:Port       Process       
LISTEN       0            128                        0.0.0.0:80                      0.0.0.0:*                        
LISTEN       0            128                        0.0.0.0:22                      0.0.0.0:*                        
LISTEN       0            128                           [::]:22                         [::]:*                        

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