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一、Nginx 工作原理
二、Nginx进程模型
三、Nginx处理HTTP请求流程
四、除了负载均衡，Nginx还可以做很多（限流、缓存、黑白名单）
一、动静分离：
二、负载均衡
1、轮询
2、加权轮询
3、ip_hash（源地址哈希法）
4、随机
5、least_conn（最小连接数法）
三、限流
四、缓存
五、黑白名单
一、Nginx 工作原理
Nginx由内核和模块组成。
Nginx本身做的工作实际很少，当它接到一个HTTP请求时，它仅仅是通过查找配置文件将此次请求映射到一个location block，而此location中所配置的各个指令则会启动不同的模块去完成工作，因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个location中的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块（当然，多个location可以复用同一个模块）。handler模块负责处理请求，完成响应内容的生成，而filter模块对响应内容进行处理。
用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。正是有了这么多模块的支撑，Nginx的功能才会如此强大。
Nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块：
- 核心模块：HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块
- 基础模块：HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块，
- 第三方模块：HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块。
Nginx的模块从功能上分为如下三类：
- 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 （代理类模块）。此类模块是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等进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。
二、Nginx进程模型
Nginx默认采用多进程工作方式，Nginx启动后，会运行一个master进程和多个worker进程。其中master充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护，管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。worker用来处理基本的网络事件，worker之间是平等的，他们共同竞争来处理来自客户端的请求。
nginx的进程模型如图所示：
在创建master进程时，先建立需要监听的socket（listenfd），然后从master进程中fork()出多个worker进程，如此一来每个worker进程多可以监听用户请求的socket。一般来说，当一个连接进来后，所有在Worker都会收到通知，但是只有一个进程可以接受这个连接请求，其它的都失败，这是所谓的惊群现象。nginx提供了一个accept_mutex（互斥锁），有了这把锁之后，同一时刻，就只会有一个进程在accpet连接，这样就不会有惊群问题了。
先打开accept_mutex选项，只有获得了accept_mutex的进程才会去添加accept事件。nginx使用一个叫ngx_accept_disabled的变量来控制是否去竞争accept_mutex锁。ngx_accept_disabled = nginx单进程的所有连接总数 / 8 -空闲连接数量，当ngx_accept_disabled大于0时，不会去尝试获取accept_mutex锁，ngx_accept_disable越大，于是让出的机会就越多，这样其它进程获取锁的机会也就越大。不去accept，每个worker进程的连接数就控制下来了，其它进程的连接池就会得到利用，这样，nginx就控制了多进程间连接的平衡。
每个worker进程都有一个独立的连接池，连接池的大小是worker_connections。这里的连接池里面保存的其实不是真实的连接，它只是一个worker_connections大小的一个ngx_connection_t结构的数组。并且，nginx会通过一个链表free_connections来保存所有的空闲ngx_connection_t，每次获取一个连接时，就从空闲连接链表中获取一个，用完后，再放回空闲连接链表里面。一个nginx能建立的最大连接数，应该是worker_connections * worker_processes。当然，这里说的是最大连接数，对于HTTP请求本地资源来说，能够支持的最大并发数量是worker_connections * worker_processes，而如果是HTTP作为反向代理来说，最大并发数量应该是worker_connections * worker_processes/2。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会占用两个连接。
三、Nginx处理HTTP请求流程
http请求是典型的请求-响应类型的的网络协议。http是文件协议，所以我们在分析请求行与请求头，以及输出响应行与响应头，往往是一行一行的进行处理。通常在一个连接建立好后，读取一行数据，分析出请求行中包含的method、uri、http_version信息。然后再一行一行处理请求头，并根据请求method与请求头的信息来决定是否有请求体以及请求体的长度，然后再去读取请求体。得到请求后，我们处理请求产生需要输出的数据，然后再生成响应行，响应头以及响应体。在将响应发送给客户端之后，一个完整的请求就处理完了。
处理流程图：
四、除了负载均衡，Nginx还可以做很多（限流、缓存、黑白名单）
一、动静分离：
必须依赖服务器生存的我们称为动。不需要依赖容器的比如css/js或者图片等，这类就叫静态资源。
在Nginx的conf目录下，有一个mime.types文件用户访问一个网站，然后从服务器端获取相应的资源通过浏览器进行解析渲染最后展示给用户，而服务端可以返回各种类型的内容，比如xml、jpg、png、gif、flash、MP4、html、css等等，那么浏览器就是根据mime-type来决定用什么形式来展示的服务器返回的资源给到浏览器时，会把媒体类型告知浏览器，这个告知的标识就是Content-Type，比如ContentType:text/html。
location ~ .*\.(js|css|png|svg|jpg|...)$ { // 将需要的静态文件类型配置好
root static-resource; // 静态文件访问目录
}这里注意需要打开该文件夹的权限，不然访问不到 chmod -R 777 static-resource/。
动静分离的好处：
第一个，Nginx本身就是一个高性能的静态web服务器；
第二个，其实静态文件有一个特点就是基本上变化不大，所以动静分离以后我们可以对静态文件进行缓存、或者压缩提高网站性能。
二、负载均衡
Nginx通过反向代理可以实现服务的负载均衡，避免了服务器单节点故障，把请求按照一定的策略转发到不同的服务器上，达到负载的效果。常用的负载均衡策略有，
1、轮询
将请求按顺序轮流地分配到后端服务器上，它均衡地对待后端的每一台服务器，而不关心服务器实际的连接数和当前的系统负载。
2、加权轮询
不同的后端服务器可能机器的配置和当前系统的负载并不相同，因此它们的抗压能力也不相同。给配置高、负载低的机器配置更高的权重，让其处理更多的请；而配置低、负载高的机器，给其分配较低的权重，降低其系统负载，加权轮询能很好地处理这一问题，并将请求顺序且按照权重分配到后端。
3、ip_hash（源地址哈希法）
根据获取客户端的IP地址，通过哈希函数计算得到一个数值，用该数值对服务器列表的大小进行取模运算，得到的结果便是客户端要访问服务器的序号。采用源地址哈希法进行负载均衡，同一IP地址的客户端，当后端服务器列表不变时，它每次都会映射到同一台后端服务器进行访问。
4、随机
通过系统的随机算法，根据后端服务器的列表大小值来随机选取其中的一台服务器进行访问。
5、least_conn（最小连接数法）
由于后端服务器的配置不尽相同，对于请求的处理有快有慢，最小连接数法根据后端服务器当前的连接情况，动态地选取其中当前积压连接数最少的一台服务器来处理当前的请求，尽可能地提高后端服务的利用效率，将负责合理地分流到每一台服务器。
三、限流
Nginx的限流模块，是基于漏桶算法实现的，在高并发的场景下非常实用。
- 1、配置参数
1）limit_req_zone定义在http块中，$binary_remote_addr 表示保存客户端IP地址的二进制形式。
2）Zone定义IP状态及URL访问频率的共享内存区域。zone=keyword标识区域的名字，以及冒号后面跟区域大小。16000个IP地址的状态信息约1MB，所以示例中区域可以存储160000个IP地址。
3）Rate定义最大请求速率。示例中速率不能超过每秒100个请求。
- 2、设置限流
burst排队大小，nodelay不限制单个请求间的时间。
四、缓存
- 1、浏览器缓存，静态资源缓存用expire。
- 2、代理层缓存
五、黑白名单
- 1、不限流白名单
- 2、黑名单
