1 前言

      在讲解nginx之前需要了解以下几个基本概念：同步与异步、阻塞与非阻塞、epoll模型等，在了解以上几个基本概念后应该就可以明白为什么nginx相对与apache来说更能支持高并发了。

1.1  同步与异步

      同步与异步的重点在消息通知的方式上，也就是调用结果的通知方式不同。

（1）同步：当一个同步调用发出去后，调用者要一直等待调用的结果通知后，才能进行后续的执行。
（2）异步：当一个异步调用发出去后，调用者不必一直等待调用结果的返回，异步调用，要想获得结果，一般有两种方式：

  • 1、主动轮询异步调用的结果;
  • 2、被调用方通过 callback（回调通知）来通知调用方调用结果；

举例说明：

（1）同步取快递：小明收到快递将送达的短信，在楼下一直等到快递送达。
（2）异 步 取快递：小明收到快递将送达的短信，快递到楼下后，小明再下楼去取。异步取快递，小明知道快递到达楼下有两种方式：

  • 1、不停的电话问快递小哥到了没有，即主动轮询；
  • 2、快递小哥到楼下后，打电话通知小明，然后小明下楼取快递，即回调通知。

1.2 阻塞与非阻塞

       阻塞与非阻塞的重点在于进/线程等待消息时候的行为，也就是在等待消息的时候，当前进/线程是挂起状态，还是非挂起状态。

  • 阻塞 ：调用在发出去后，在消息返回之前，当前进/线程会被挂起，直到有消息返回，当前进/线程才会被激活
  • 非阻塞 ：调用在发出去后，不会阻塞当前进/线程，而会立即返回。

实例解释 ：

  • 阻塞取快递：小明收到快递即将送达的信息后，什么事都不做，一直专门等快递。
  • 非阻塞取快递：小明收到快递即将送达的信息后，等快递的时候，还一边敲代码、一边刷微信。

同步非同步、阻塞非阻塞之间的区别：

       同步与异步，重点在于消息通知的方式；阻塞与非阻塞，重点在于等消息时候的行为。

       所以，就有了下面 4 种组合方式

  • 同步阻塞：小明收到信息后，啥都不干，等快递；
  • 同步非阻塞：小明收到信息后，边刷微博，边等着取快递；
  • 异步阻塞：小明收到信息后，啥都不干，一直等着快递员通知他取快递；
  • 异步非阻塞：小明收到信息后，边 刷着 微博 ，边等快递员通知他取快；

       大部分程序的 I/O（Input/Output） 模型都是同步阻塞的，单个进程每次只在一个文件描述符上执行 I/O 操作，每次 I/O系统调用都会阻塞，直到完成数据传输。传统的服务器采用的就是同步阻塞的多进程模型。一个 server采用一个进程负责一个 request 的方式，一个进程负责一个 request，直到会话结束。进程数就是并发数，而操作系统支持的进程数是有限的，且进程数越多，调度的开销也越大，因此无法面对高并发。Nginx 采用了异步非阻塞的方式工作,，因此使用于支持高并发的业务场景。我们先来先了解一下 I/O 多路复用中的 epoll 模型。

1.3 epoll 模型

       当连接有 I/O 事件产生的时候，epoll 就会去告诉进程哪个连接有 I/O 事件产生，然后进程就去处理这个事件。

  • 例如：小明（进程）家楼下有一个收发室，每次有快递到了（连接有 I/O 事件产生），门卫（epoll ）就先代收并做了标记；然后通知小明去取送给小明的快递。

       通过以上基本概念的讲解后，就可以大体知道为什么Nginx比其他web服务器并发高了。

       nginx工作原理：

      Nginx 配置 use epoll 后，以异步非阻塞方式工作，能够轻松处理百万级的并发连接。

      处理过程 ：每进来一个 request，会有一个 worker 进程去处理。但不是全程的处理，处理到可能发生阻塞的地方。比如向后端服务器转发 request，并等待请求返回。那么，这个处理的 worker 不会这么傻等着，他会在发送完请求后，注册一个事件：“如果后端服务器返回了，告诉我一声，我再接着干”。于是他就休息去了。此时，如果再有新的 request 进来，他就可以很快再按这种方式处理。而一旦后端服务器返回了，就会触发这个事件，worker 才会来接手，这个 request 才会接着往下走。通过这种快速处理，快速释放请求的方式，达到同样的配置可以处理更大并发量的目的。

2 nginx详解

       Nginx (engine x) 是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务。Nginx 是由伊戈尔·赛索耶夫为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点开发的，第一个公开版本0.1.0 发布于 2004 年 10 月 4 日。
       Nginx 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，在BSD-like 协议下发行。其特点是占有内存少，并发能力强。

       Nginx 有两种工作模式:master-worker 模式和单进程模式。在 master-worker 模式下，有一个 master 进程和至少一个的 worker 进程，单进程模式顾名思义只有一个进程。这两种模式有各自的特点和适用场景。

2.1 master-worker 模式

      该模式下，nginx 启动成功后，会有一个 master 进程和至少一个的 worker 进程。master 进程负责处理系统信号，加载配置，管理 worker 进程（启动，杀死，监控，发送消息/信号等）。worker 进程负责处理具体的业务逻辑，也就是说，对外部来说，真正提供服务的是 worker 进程。生产环境下一般使用这种模式，因为这种模式有以下优点:

  • 1. 稳定性高，只要还有 worker 进程存活，就能够提供服务，并且一个 worker 进程挂掉 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。
  • 2. 配合 linux 的 cpu 亲和性配置，可以充分利用多核 cpu 的优势，提升性能；
  • 3. 处理信号/配置重新加载/升级时可以做到尽可能少或者不中断服务（热重启）；

2.2 单进程模式

       单进程模式下，nginx 启动后只有一个进程，nginx 的所有工作都由这个进程负责。由于只有一个进程，因此可以很方便地利用 gdb 等工具进行调试。该模式不支持 nginx 的平滑升级功能，任何的信号处理都可能造成服务中断，并且由于是单进程，进程挂掉后，在没有外部监控的情况下，无法重启服务。因此，该模式一般只在开发阶段和调试时使用，生产环境下不会使用。

3 Nginx的相关功能

3.1 Nginx的状态统计

       安装 nginx 时将 --with-http_stub_status_module 模块开启。客户端访问网址:http://IP/nginx_status，页面上显示相应的参数：

  1. "Active connections"表示当前的活动连接数；
  2. "server accepts handled requests"表示已经处理的连接信息
  3. 三个数字依次表示已处理的连接数、成功的 TCP 握手次数、已处理的请求数

3.2 目录保护功能

       原理上和apache的目录保护功能一样。对于需要保护的目录文件，设置登录的用户名/密码。

3.3 基于IP的身份验证

       类似于ip黑名单+白名单的方式，限制登录的ip。

3.4 nginx的虚拟主机

      和apache的虚拟主机功能一样，一个ip可以提供多个域名访问。

3.5 Nginx的反向代理（常用）

      代理和反向代理通过举例来说明：

  • 代理：找别人代替你去完成一件你完不成的事(代购)，代理的对象是客户端；
  • 反向代理：替厂家卖东西的人就叫反向代理(烟酒代理) ，代理的对象是服务器端；

        

linux下启动nginx 制定config_运维

3.6 负载调度（负载均衡）

       负载均衡（Load Balance）其意思就是将任务分摊到多个操作单元上进行执行，例如 Web 服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。相对于nginx作为web服务器来说，apache的使用时期相对较长，在稳定性和安全性上相对更好一点。因此一般都是采用nginx来作为反向代理服务器，apache作为web服务器集群。nginx反向代理通过负载分担算法（rr）负载到不同的apache服务器上，进行轮询或者加权轮询调度。

       

linux下启动nginx 制定config_运维_02

3.7 nginx实现https（证书+rewrite）

       一般情况下，对于内外网访问需要进行https访问更加安全，其nginx实现https与apache类似，并且对http进行rewrite使得其自动跳转到https页面。