Nginx

GISer80816
262 阅读4分钟

参考：zhuanlan.zhihu.com/p/31196264

什么是Ngnix

  • Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器
  • Nginx 默认采用守护模式启动，守护模式让master进程启动后在后台运行。在Nginx运行期间主要由一个master主进程和多个worker进程（数目一般与cpu数目相同）
  • master主进程主要是管理worker进程，对网络事件进行收集和分发

Nginx的功能：

  • 静态服务器
  • 正向代理：代理的是用户
  • 反向代理：代理的是服务器
  • 负载均衡
  • 资源缓存

1. Nginx原理

1.1 Http协议

Request Method: GET
Accept: text/javascript, application/javascript, application/ecmascript, application/x-ecmascript, */*; q=0.01
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Connection: keep-alive
Cookie: BIDUPSID=6FDCB80C810B35D150145FAB9A30365B;
Host: www.baidu.com
Referer: https://www.baidu.com/
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.110 Safari/537.36
X-Requested-With: XMLHttpRequest

HTTP是基于客户/服务器模式，且面向连接的。典型的HTTP事务处理有如下的过程

1. 客户与服务器建立连接；
2. 客户向服务器提出请求；
3. 服务器接受请求，并根据请求返回相应的文件作为应答；
4. 客户与服务器关闭连接。

1.2 Nginx工作流程

  • nginx用一个独立的worker进程来处理一个请求，一个worker进程可以处理多个请求
  • 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。
  • 一个请求，完全由worker进程来处理，而且只在一个worker进程中处理。采用这种方式的好处：
    • 节省锁带来的开销。对于每个worker进程来说，独立的进程，不需要加锁，所以省掉了锁带来的开销，同时在编程以及问题查上时，也会方便很多
    • 独立进程，减少风险。
    • 采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断，master进程则很快重新启动新的worker进程。
    • 在一次请求里无需进程切换

1.3 惊群现象

惊群效应就是当一个fd的事件被触发时，所有等待这个fd的线程或进程都被唤醒。一般都是socket的accept()会导致惊群，很多个进程都block在server socket的accept()，一但有客户端进来，所有进程的accept()都会返回，但是只有一个进程会读到数据，就是惊群。
Nginx采用accept-mutex来解决惊群问题：当以个请求到达的时候，只有竞争到锁的worker进程才会惊醒，处理请求，其他worker进程会继续等待，结合timer_solution配置的最大的超时时间继续尝试获取accept-mutex
Nginx的IO通常使用epoll，epoll使用了I/O复用模型，可以同时等待多个套接字描述符就绪。Nginx的epoll工作流程如下：

  • master进程先建好需要listen的socket后，然后再fork出多个woker进程，这样每个work进程都可以去accept这个socket
  • 当一个client连接到来时，所有accept的work进程都会受到通知，但只有一个进程可以accept成功，其它的则会accept失败，Nginx提供了一把共享锁accept_mutex来保证同一时刻只有一个work进程在accept连接，从而解决惊群问题
  • 当一个worker进程accept这个连接后，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，这样一个完成的请求就结束了

1.4 Nginx最大连接数

  • worker_processes：worker角色的进程个数
  • worker_connections：每一个worker进程能并发处理（发起）的最大连接数（包含所有连接数）
  • Nginx作为http服务器的时候：max_clients = worker_processes * worker_connections
  • Nginx作为反向代理服务器的时候：max_clients = worker_processes * worker_connections/4 （/4原因：因为浏览器默认会开启2个连接到nginx server，而且nginx还会为每个连接使用fds（file descriptor）从连接池建立connection到upstream后端。）

1.5 Nginx常用功能

  • Nginx作为负载均衡器： Nginx提供的负载均衡策略有2种：内置策略和扩展策略。
    • 内置策略为轮询，加权轮询，Ip hash。
    • 扩展策略由第三方实现。
    • 轮询与加权轮询：
  • Nginx作为Web缓存
    • 可以把静态资源放在Nginx服务器上（比如前端页面资源）
    • Nginx可以对不同的文件做不同的缓存处理，配置灵活。
    • 配合着第三方的ngx_cache_purge，对指定的URL缓存内容可以的进行增删管理。
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