8分鐘帶你深入淺出搞懂Nginx

知識 04-12

作者：張豐哲

來自：http://blog.51cto.com/zhangfengzhe/2064524

Nginx是一款輕量級的Web伺服器、反向代理伺服器，由於它的內存佔用少，啟動極快，高並發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。

架構圖

上圖基本上說明了當下流行的技術架構，其中Nginx有點入口網關的味道。

反向代理伺服器？

經常聽人說到一些術語，如反向代理，那麼什麼是反向代理，什麼又是正向代理呢？

正向代理：

正向代理示意圖

反向代理：

反向代理示意圖

由於防火牆的原因，我們並不能直接訪問谷歌，那麼我們可以藉助VPN來實現，這就是一個簡單的正向代理的例子。這裡你能夠發現，正向代理「代理」的是客戶端，而且客戶端是知道目標的，而目標是不知道客戶端是通過VPN訪問的。

當我們在外網訪問百度的時候，其實會進行一個轉發，代理到內網去，這就是所謂的反向代理，即反向代理「代理」的是伺服器端，而且這一個過程對於客戶端而言是透明的。

Nginx的Master-Worker模式

nginx進程

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-Worker模式

nginx.conf

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進程都維護一個線程（避免線程切換），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。

思考：Nginx如何做到熱部署？

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進程更新配置信息，woker進程收到信息後，更新進程內部的線程信息。（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！

思考：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進程內部包含一個線程高效迴環處理請求，這的確有助於效率，但這是不夠的。

作為專業的程序員，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。

思考：Nginx掛了怎麼辦？

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）

Keepalived+Nginx

我們的主戰場：nginx.conf

很多時候，在開發、測試環境下，我們都得自己去配置Nginx，就是去配置nginx.conf。

nginx.conf是典型的分段配置文件，下面我們來分析下。

虛擬主機

http的server段

訪問結果

其實這是把Nginx作為web server來處理靜態資源。

第一：location可以進行正則匹配，應該注意正則的幾種形式以及優先順序。（這裡不展開）

第二：Nginx能夠提高速度的其中一個特性就是：動靜分離，就是把靜態資源放到Nginx上，由Nginx管理，動態請求轉發給後端。

第三：我們可以在Nginx下把靜態資源、日誌文件歸屬到不同域名下（也即是目錄），這樣方便管理維護。

第四：Nginx可以進行IP訪問控制，有些電商平台，就可以在Nginx這一層，做一下處理，內置一個黑名單模塊，那麼就不必等請求通過Nginx達到後端在進行攔截，而是直接在Nginx這一層就處理掉。

反向代理【proxy_pass】

所謂反向代理，很簡單，其實就是在location這一段配置中的root替換成

proxy_pass

即可。root說明是靜態資源，可以由Nginx進行返回；而proxy_pass說明是動態請求，需要進行轉發，比如代理到Tomcat上。

反向代理，上面已經說了，過程是透明的，比如說request -> Nginx -> Tomcat，那麼對於Tomcat而言，請求的IP地址就是Nginx的地址，而非真實的request地址，這一點需要注意。不過好在Nginx不僅僅可以反向代理請求，還可以由用戶

自定義設置HTTP HEADER

。

負載均衡【upstream】

上面的反向代理中，我們通過proxy_pass來指定Tomcat的地址，很顯然我們只能指定一台Tomcat地址，那麼我們如果想指定多台來達到負載均衡呢？

第一，通過

upstream

來定義一組Tomcat，並指定負載策略（IPHASH、加權論調、最少連接），健康檢查策略（Nginx可以監控這一組Tomcat的狀態）等。

第二，將proxy_pass替換成upstream指定的值即可。

負載均衡可能帶來的問題？

負載均衡所帶來的明顯的問題是，一個請求，可以到A server，也可以到B server，這完全不受我們的控制，當然這也不是什麼問題，只是我們得注意的是：

用戶狀態的保存問題，如Session會話信息，不能在保存到伺服器上。

緩存

緩存，是Nginx提供的，可以加快訪問速度的機制，說白了，在配置上就是一個開啟，同時指定目錄，讓緩存可以存儲到磁碟上。具體配置，大家可以參考Nginx官方文檔，這裡就不在展開了。

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