【Nginx學習筆記】-初識Nginx
Nginx
Nginx中文文檔 – //www.nginx.cn/doc/
Nginx (“engine x”) 是一個高性能的 HTTP 和 反向代理 伺服器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理伺服器。 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發佈於2004年10月4日。其將源程式碼以類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 解決了伺服器的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伺服器那樣使用執行緒處理請求，而是一個更加高級的機制—事件驅動機制，是一種非同步事件驅動結構。它可以輕鬆在百萬並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模組得以解決，而我們所需的工作量也並不大
Nginx 特點
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高並發請求的同時保持高效的服務
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熱部署
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低記憶體消耗/很高的可靠性
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處理響應請求很快
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非阻塞、高並發連接-IO多路復用epoll（IO復用）
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輕量級
- 功能模組少 – Nginx僅保留了HTTP需要的模組，其他都用插件的方式，後天添加
- 程式碼模組化 – 更適合二次開發，如阿里巴巴Tengine
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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。
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Nginx接收用戶請求是非同步的，即先將用戶請求全部接收下來，再一次性發送到後端Web伺服器，極大減輕後端Web伺服器的壓力。
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支援內置伺服器檢測。Nginx能夠根據應用伺服器處理頁面返回的狀態碼、超時資訊等檢測伺服器是否出現故障，並及時返回錯誤的請求重新提交到其它節點上
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採用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伺服器一樣，Nginx伺服器為了提供更多的功能並且能夠有效地擴展這些功能。每一個模組都提供了一個功能，通過編譯這些功能模組來實現功能的擴展
- 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，打開文件描述符快取；
b）使用快取加速反向代理，反向代理加速（無快取），簡單的負載均衡和容錯；
c）使用快取機制加速遠程FastCGI，簡單的負載均衡和容錯；
d）模組化的結構。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 的多個子請求並發處理；
e）支援SSL 和 TLS SNI 支援；
f）IMAP/POP3代理服務功能；
g）使用外部 HTTP 認證伺服器重定向用戶到 IMAP/POP3 後端；
h）使用外部 HTTP 認證伺服器認證用戶後連接重定向到內部的 SMTP 後端；
- 其他HTTP功能
a）基於名稱和基於IP的虛擬伺服器；
b）支援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）訪問日誌的格式，快取日誌寫入和快速日誌輪循；
e）3xx-5xx錯誤程式碼重定向；
f）速度限制
Nginx 使用場景
- 搭建靜態資源伺服器
- 反向代理分發後端服務（可以和nodejs搭配實現前後端分離）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
- 資源合併
- gzip壓縮
- 壓縮圖片
- sourceMap調試
Nginx 安裝/卸載
下載地址：//nginx.org/en/download.html
Docker 方式運行
docker run --name nginx -p 8080:80 -d nginx
Ubuntu上安裝
sudo apt-get install software-properties-common
sudo add-apt-repository ppa:nginx/stable
sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx
安裝完成後，檢查Nginx服務的狀態sudo systemctl status nginx 和 版本nginx -V
訪問：//localhost
啟動時候若顯示埠80被佔用： 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 後面的 80 埠號改為自己的埠，訪問是需要添加埠號。
安裝完後如出現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 # 在上面命令結束後執行，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 #重新載入配置|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 : 打開幫助資訊
-v : 顯示版本資訊並退出
-V : 顯示版本和配置選項資訊，然後退出
-t : 檢測配置文件是否有語法錯誤，然後退出
-q : 在檢測配置文件期間屏蔽非錯誤資訊
-s signal : 給一個 nginx 主進程發送訊號：stop（停止）, quit（退出）, reopen（重啟）, reload（重新載入配置文件）
-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
平滑載入配置(不會斷開用戶訪問）：sudo systemctl reload nginx
- reload，重新載入的意思，reload會重新載入配置文件，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。
伺服器配置
- /etc/nginx: nginx配置文件目錄。所有的nginx配置文件都在這裡。
- /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，然後軟連接到別的目錄 。
- /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。重複的配置都可以重構為配置片段。
日誌文件
- /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的錯誤資訊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修改後，不需要stop Nginx，不需要中斷請求，就能讓配置文件生效！（nginx -s reload 重新載入/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，那麼如果想達到熱部署的效果，可以想像：
方案一： 修改配置文件nginx.conf後，主進程master負責推送給woker進程更新配置資訊，woker進程收到資訊後，更新進程內部的執行緒資訊。（有點valatile的味道）
方案二： 修改配置文件nginx.conf後，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，至於老的worker進程，等把那些以前的請求處理完畢後，kill掉即可。
Nginx採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後，其實就是在80埠啟動了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？
- 讀取並驗證配置文件nginx.conf；管理worker進程；
Worker進程的作用是？
- 每一個Worker進程都維護一個執行緒（避免執行緒切換），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（有利於進程切換），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，得到需要監聽的埠與IP地址，然後在Nginx的master進程裡面，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地址埠，再listen)，然後再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，然後子進程會競爭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建立好一個連接後，某一個子進程會accept成功，得到這個建立好的連接的socket，然後創建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並添加讀寫事件來與客戶端進行數據的交換。最後，Nginx或客戶端來主動關掉連接
Nginx如何做到高並發下的高效處理？
上文已經提及Nginx的worker進程個數與CPU綁定、worker進程內部包含一個執行緒高效迴環處理請求，這的確有助於效率，但這是不夠的。
作為專業的程式設計師，我們可以開一下腦洞：BIO/NIO/AIO、非同步/同步、阻塞/非阻塞…
要同時處理那麼多的請求，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採用了Linux的epoll模型，epoll模型基於事件驅動機制，它可以監控多個事件是否準備完畢，如果OK，那麼放入epoll隊列中，這個過程是非同步的。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，主要是用來防止伺服器單點發生故障，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）
