Nginx:概述

  • 2018-07-05
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1、概述


Nginx 是一个高性能的 Web 和反向代理服务器, 它具有有很多非常优越的特性:
  • 作为 Web 服务器:相比 Apache,Nginx 使用更少的资源,支持更多的并发连接,体现更高的效率,这点使 Nginx 尤其受到虚拟主机提供商的欢迎。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.
  • 作为负载均衡服务器:Nginx 既可以在内部直接支持 Rails 和 PHP,也可以支持作为 HTTP代理服务器 对外进行服务。Nginx 用 C 编写, 不论是系统资源开销还是 CPU 使用效率都比 Perlbal 要好的多。
  • 作为邮件代理服务器: Nginx 同时也是一个非常优秀的邮件代理服务器(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 安装非常的简单,配置文件非常简洁(还能够支持perl语法),Bugs非常少的服务器: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。你还能够在不间断服务的情况下进行软件版本的升级。

1.1 两大分支

Nginx常见的两大分支:TengineOpenResty

1.1.1 Tengine

Tengine是由淘宝网发起的Web服务器项目。它在Nginx的基础上,针对大访问量网站的需求,添加了很多高级功能和特性。Tengine的性能和稳定性已经在大型的网站如淘宝网,天猫商城等得到了很好的检验。它的最终目标是打造一个高效、稳定、安全、易用的Web平台。
从2011年12月开始,Tengine成为一个开源项目,Tengine团队在积极地开发和维护着它。Tengine团队的核心成员来自于淘宝、搜狗等互联网企业。
特性:
  • 继承Nginx-1.8.1的所有特性,兼容Nginx的配置;
  • 动态模块加载(DSO)支持。加入一个模块不再需要重新编译整个Tengine;
  • 支持HTTP/2协议,HTTP/2模块替代SPDY模块;
  • 流式上传到HTTP后端服务器或FastCGI服务器,大量减少机器的I/O压力;
  • 支持异步OpenSSL,可使用硬件如:QAT进行HTTPS的加速与卸载;
  • 更加强大的负载均衡能力,包括一致性hash模块、会话保持模块,还可以对后端的服务器进行主动健康检查,根据服务器状态自动上线下线,以及动态解析upstream中出现的域名;
  • 输入过滤器机制支持。通过使用这种机制Web应用防火墙的编写更为方便;
  • 支持设置proxy、memcached、fastcgi、scgi、uwsgi在后端失败时的重试次数
  • 动态脚本语言Lua支持。扩展功能非常高效简单;
  • 支持按指定关键字(域名,url等)收集Tengine运行状态;
  • 组合多个CSS、JavaScript文件的访问请求变成一个请求;
  • 自动去除空白字符和注释从而减小页面的体积
  • 自动根据CPU数目设置进程个数和绑定CPU亲缘性;
  • 监控系统的负载和资源占用从而对系统进行保护;
  • 显示对运维人员更友好的出错信息,便于定位出错机器;
  • 更强大的防攻击(访问速度限制)模块;
  • 更方便的命令行参数,如列出编译的模块列表、支持的指令等;
  • 可以根据访问文件类型设置过期时间;
缺点:版本更新较慢,以至于老外吐槽
Tengine 自 2.2.0 发布后,8 个多月的时间里,只是在修复已知漏洞,没有任何小版本的发布。现在,更像是 Tengine 落后于 Nginx。

1.1.2 OpenResty

OpenResty® 是一个基于 Nginx 与 Lua 的高性能 Web 平台,其内部集成了大量精良的 Lua 库、第三方模块以及大多数的依赖项。用于方便地搭建能够处理超高并发、扩展性极高的动态 Web 应用、Web 服务和动态网关。
OpenResty® 通过汇聚各种设计精良的 Nginx 模块(主要由 OpenResty 团队自主开发),从而将 Nginx 有效地变成一个强大的通用 Web 应用平台。这样,Web 开发人员和系统工程师可以使用 Lua 脚本语言调动 Nginx 支持的各种 C 以及 Lua 模块,快速构造出足以胜任 10K 乃至 1000K 以上单机并发连接的高性能 Web 应用系统。
OpenResty® 的目标是让你的Web服务直接跑在 Nginx 服务内部,充分利用 Nginx 的非阻塞 I/O 模型,不仅仅对 HTTP 客户端请求,甚至于对远程后端诸如 MySQL、PostgreSQL、Memcached 以及 Redis 等都进行一致的高性能响应。
Nginx 是俄罗斯人发明的, Lua 是巴西几个教授发明的,中国人章亦春把 LuaJIT VM 嵌入到 Nginx 中,实现了 OpenResty 这个高性能服务端解决方案。

1.2 Nginx处理请求的过程

Nginx在启动后,在unix系统中会以daemon的方式在后台运行,后台进程包含一个master进程和多个worker进程。master进程用于管理worker进程,例如接收外界信号、向worker进程发送信号、销毁worker进程、启动worker进程等等。
多个worker进程之间是对等的,他们同等竞争来自客户端的请求,各进程互相之间是独立的。一个请求,只可能在一个worker进程中处理,一个worker进程,不可能处理其它进程的请求。worker进程的个数是可以设置的,一般我们会设置与机器cpu核数一致,这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的。
当已经监听到连接请求时,worker进程与它进行三次握手,并最终accpet到自己的内存池中,并和客户端交互数据,处理客户端发送的http请求并响应数据给客户端。但是,nginx的高效就在于它的异步非阻塞,无论是在TCP连接进入ESTABLISHED之前,还是等待客户端发送请求,亦或者是等待加载本地静态资源的I/O,以及响应数据给客户端的任意一个过程中,nginx都是非阻塞的,在任意等待发生时都可以去处理其它事情。当等待的某个资源已经准备成功时将产生事件通知worker进程,worker进程可随后去处理。在此过程中,由于worker进程绑定在一个CPU核心上(推荐如此做),所有的连接都放在内存池中,这使得上下文切换时是极其轻量的,极大地减轻了CPU消耗。从理论上来说,当每个worker绑定了一个CPU核心时,它的并发处理能力主要依赖于内存的大小。

1.3 异步、同步、阻塞、非阻塞

同步/异步:关注的是消息通信机制
同步:synchronous,调用者自已主动等待被调用者返回消息,才能继续执行
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
非阻塞:nonblocking,指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值,无需等到IO操作彻底完成,最终的调用结果返回之前,调用者不会被挂起

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