nginx系列之一：nginx入门

一、nginx功能介绍

　　Nginx因为它的稳定性、丰富的模块库、灵活的配置和低系统资源的消耗而闻名．业界一致认为它是Apache2.2＋mod_proxy_balancer的轻量级代替者，不仅是因为响应静态页面的速度非常快，而且它的模块数量达到Apache的近2/3。

　　对proxy和rewrite模块的支持很彻底，还支持mod_fcgi、ssl、vhosts ，适合用来做mongrel clusters的前端HTTP响应。

　　nginx和Apache一样使用模块化设计，nginx模块包括内置模块和第三方模块，其中内置模块中包含主模块和事件模块。

nginx处理请求逻辑图

二、nginx 的优点和应用场合

优点

  1. 高并发。静态小文件
  2. 占用资源少。2万并发、10个线程，内存消耗几百M。
  3. 功能种类比较多。web,cache,proxy。每一个功能都不是特别强。
  4. 支持epoll模型，使得nginx可以支持高并发。
  5. nginx 配合动态服务和Apache有区别。（FASTCGI 接口）
  6. 利用nginx可以对IP限速，可以限制连接数。
  7. 配置简单，更灵活。

nginx应用场合

  1. 静态服务器。（图片，视频服务）另一个lighttpd。并发几万，html，js，css，flv，jpg，gif等。
  2. 动态服务，nginx——fastcgi 的方式运行PHP，jsp。（PHP并发在500-1500，MySQL 并发在300-1500）。
  3. 反向代理，负载均衡。日pv2000W以下，都可以直接用nginx做代理。
  4. 缓存服务。类似 SQUID,VARNISH。

三、Nginx的产生

　　Nginx同Apache一样都是一种WEB服务器，以统一资源描述符(Uniform Resources Identifier)URI或者统一资源定位符(Uniform Resources Locator)URL作为沟通依据，通过HTTP协议提供各种网络服务。

　　Apache的发展时期很长，而且是毫无争议的世界第一大服务器。它有着很多优点：稳定、开源、跨平台等等。它出现的时间太长了，它兴起的年代，互联网产业远远比不上现在。所以它被设计为一个重量级的。它不支持高并发的服务器。在Apache上运行数以万计的并发访问，会导致服务器消耗大量内存。操作系统对其进行进程或线程间的切换也消耗了大量的CPU资源，导致HTTP请求的平均响应速度降低。

　　这些都决定了Apache不可能成为高性能WEB服务器，轻量级高并发服务器Nginx就应运而生了。

由于：

  • Nginx使用基于事件驱动架构，使得其可以支持数以百万级别的TCP连接
  • 高度的模块化和自由软件许可证使得第三方模块层出不穷（这是个开源的时代啊~）
  • Nginx是一个跨平台服务器，可以运行在Linux，Windows，FreeBSD，Solaris，AIX，Mac OS等操作系统上

所以，Nginx火了！

 

1. Nginx和tomcat的区别

　　nginx常用做静态内容服务和代理服务器，直接外来请求转发给后面的应用服务器（tomcat，Django等），tomcat更多用来做一个应用容器，让java web app泡在里面的东西。

　　严格意义上来讲，Apache和nginx应该叫做HTTP Server，而tomcat是一个Application Server是一个Servlet/JSP应用的容器。

　　客户端通过HTTP Server访问服务器上存储的资源（HTML文件，图片文件等），HTTP Server是中只是把服务器上的文件如实通过HTTP协议传输给客户端。

　　应用服务器往往是运行在HTTP Server的背后，执行应用，将动态的内容转化为静态的内容之后，通过HTTP Server分发到客户端

　　注意：nginx只是把请求做了分发，不做处理！！！

2. nginx和Apache的区别

　　Apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程，而nginx是一步的，多个连接（万级别）可以对应一个进程。

　　nginx轻量级，抗并发，处理静态文件好

　　Apache超稳定，对PHP支持比较检单，nginx需要配合其他后端用，处理动态请求有优势

　　建议使用前端nginx抗并发，后端apache集群，配合起来会更好

四、Nginx的用武之地

关于代理

　　所谓代理就是一个代表、一个渠道；

　　此时就涉及到两个角色，一个是被代理角色，一个是目标角色，被代理角色通过这个代理访问目标角色完成一些任务的过程称为代理操作过程；

正向代理

　　正向代理是大家最常接触的到的代理模式，我们会从两个方面来说关于正向代理的处理模式，分别从软件方面和生活方面来解释一下什么叫正向代理。

　　在如今的网络环境下，我们如果由于技术需要要去访问国外的某些网站，此时你会发现位于国外的某网站我们通过浏览器是没有办法访问的，此时大家可能都会用一个操作FQ进行访问，FQ的方式主要是找到一个可以访问国外网站的代理服务器，我们将请求发送给代理服务器，代理服务器去访问国外的网站，然后将访问到的数据传递给我们！

　　上述这样的代理模式称为正向代理，正向代理最大的特点是客户端非常明确要访问的服务器地址；服务器只清楚请求来自哪个代理服务器，而不清楚来自哪个具体的客户端；正向代理模式屏蔽或者隐藏了真实客户端信息。来看个示意图（我把客户端和正向代理框在一块，同属于一个环境，后面我有介绍）：

 客户端必须设置正向代理服务器，当然前提是要知道正向代理服务器的IP地址，还有代理程序的端口。如图。

　　总结来说：正向代理，"它代理的是客户端，代客户端发出请求"，是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)，然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。

正向代理的用途：
（1）访问原来无法访问的资源，如Google
（2） 可以做缓存，加速访问资源
（3）对客户端访问授权，上网进行认证
（4）代理可以记录用户访问记录（上网行为管理），对外隐藏用户信息

反向代理

　　明白了什么是正向代理，我们继续看关于反向代理的处理方式，举例如我大天朝的某宝网站，每天同时连接到网站的访问人数已经爆表，单个服务器远远不能满足人民日益增长的购买欲望了，此时就出现了一个大家耳熟能详的名词：分布式部署；也就是通过部署多台服务器来解决访问人数限制的问题；某宝网站中大部分功能也是直接使用Nginx进行反向代理实现的，并且通过封装Nginx和其他的组件之后起了个高大上的名字：Tengine，有兴趣的童鞋可以访问Tengine的官网查看具体的信息：http://tengine.taobao.org/。那么反向代理具体是通过什么样的方式实现的分布式的集群操作呢，我们先看一个示意图（我把服务器和反向代理框在一块，同属于一个环境，后面我有介绍）：

　　通过上述的图解大家就可以看清楚了，多个客户端给服务器发送的请求，Nginx服务器接收到之后，按照一定的规则分发给了后端的业务处理服务器进行处理了。此时~请求的来源也就是客户端是明确的，但是请求具体由哪台服务器处理的并不明确了，Nginx扮演的就是一个反向代理角色。

　　客户端是无感知代理的存在的，反向代理对外都是透明的，访问者并不知道自己访问的是一个代理。因为客户端不需要任何配置就可以访问。

　　反向代理，"它代理的是服务端，代服务端接收请求"，主要用于服务器集群分布式部署的情况下，反向代理隐藏了服务器的信息。

反向代理的作用：
（1）保证内网的安全，通常将反向代理作为公网访问地址，Web服务器是内网
（2）负载均衡，通过反向代理服务器来优化网站的负载

项目场景

　　通常情况下，我们在实际项目操作时，正向代理和反向代理很有可能会存在在一个应用场景中，正向代理代理客户端的请求去访问目标服务器，目标服务器是一个反向单利服务器，反向代理了多台真实的业务处理服务器。具体的拓扑图如下：

二者区别

　　截了一张图来说明正向代理和反向代理二者之间的区别，如图。

　　

图解：

　　在正向代理中，Proxy和Client同属于一个LAN（图中方框内），隐藏了客户端信息；

　　在反向代理中，Proxy和Server同属于一个LAN（图中方框内），隐藏了服务端信息；

　　实际上，Proxy在两种代理中做的事情都是替服务器代为收发请求和响应，不过从结构上看正好左右互换了一下，所以把后出现的那种代理方式称为反向代理了。

负载均衡

　　我们已经明确了所谓代理服务器的概念，那么接下来，Nginx扮演了反向代理服务器的角色，它是以依据什么样的规则进行请求分发的呢？不用的项目应用场景，分发的规则是否可以控制呢？

　　这里提到的客户端发送的、Nginx反向代理服务器接收到的请求数量，就是我们说的负载量。

　　请求数量按照一定的规则进行分发到不同的服务器处理的规则，就是一种均衡规则。

　　所以~将服务器接收到的请求按照规则分发的过程，称为负载均衡。

　　负载均衡在实际项目操作过程中，有硬件负载均衡和软件负载均衡两种，硬件负载均衡也称为硬负载，如F5负载均衡，相对造价昂贵成本较高，但是数据的稳定性安全性等等有非常好的保障，如中国移动中国联通这样的公司才会选择硬负载进行操作；更多的公司考虑到成本原因，会选择使用软件负载均衡，软件负载均衡是利用现有的技术结合主机硬件实现的一种消息队列分发机制。

Nginx支持的负载均衡调度算法方式如下：

  1. weight轮询(默认，常用)：接收到的请求按照权重分配到不同的后端服务器，即使在使用过程中，某一台后端服务器宕机，Nginx会自动将该服务器剔除出队列，请求受理情况不会受到任何影响。 这种方式下，可以给不同的后端服务器设置一个权重值(weight)，用于调整不同的服务器上请求的分配率；权重数据越大，被分配到请求的几率越大；该权重值，主要是针对实际工作环境中不同的后端服务器硬件配置进行调整的。
  2. ip_hash（常用）：每个请求按照发起客户端的ip的hash结果进行匹配，这样的算法下一个固定ip地址的客户端总会访问到同一个后端服务器，这也在一定程度上解决了集群部署环境下session共享的问题。
  3. fair：智能调整调度算法，动态的根据后端服务器的请求处理到响应的时间进行均衡分配，响应时间短处理效率高的服务器分配到请求的概率高，响应时间长处理效率低的服务器分配到的请求少；结合了前两者的优点的一种调度算法。但是需要注意的是Nginx默认不支持fair算法，如果要使用这种调度算法，请安装upstream_fair模块。
  4. url_hash：按照访问的url的hash结果分配请求，每个请求的url会指向后端固定的某个服务器，可以在Nginx作为静态服务器的情况下提高缓存效率。同样要注意Nginx默认不支持这种调度算法，要使用的话需要安装Nginx的hash软件包。

几种常用web服务器对比

几种常用web服务器对比

对比项\服务器 Apache Nginx Lighttpd
Proxy代理 非常好 非常好 一般
Rewriter 好 非常好 一般
Fcgi 不好 好 非常好
热部署 不支持 支持 不支持
系统压力 很大 很小 比较小
稳定性 好 非常好 不好
安全性 好 一般 一般
静态文件处理 一般 非常好 好
反向代理 一般 非常好 一般
 
 

 

 

 

 

五、主流web服务产品对比说明

5.1 Apache-特性

  1. 2.2版本本身稳定强大，据官方说：其2.4版本性能更强。
  2. prefork模式取消了进程创建开销，性能很高。
  3. 处理动态业务数据时，因关联到后端的引擎和数据库，瓶颈不在与Apache本身。
  4. 高并发时消耗系统资源相对多一些。
  5. 基于传统的select模型。
  6. 扩展库，DSO方法。

5.2 nginx-特性

  1. 基于异步IO模型，（epoll，kqueue），性能强，能够支持上万并发。
  2. 对小文件支持很好，性能很高（限静态小文件1M）。
  3. 代码优美，扩展库必须编译进主程序。
  4. 消耗代码资源比较低。
  5. lighttpd（百度贴吧，豆瓣）
  6. 基于异步IO模式，性能和nginx相近。
  7. 扩展库是SO模式，比nginx要灵活。
  8. 通过差距（mod_secdownload）可实现文件URL地址加密。

5.3 web服务产品性能对比测试

5.3.1 静态数据性能对比

  1. 处理静态文件Apache性能比nginx和lighttpd要差。
  2. nginx在处理小文件优势明显。
  3. 处理静态小文件（小于1M），nginx和lighttpd比Apache更有优势，lighttpd最强。

5.3.2 动态数据性能对比

  1. 处理动态内容三者相差不大，主要取决于PHP和数据库的压力。
  2. 当处理动态数据时，三者差距不大，从测试结果看，Apache更有优势一点。这是因为处理动态数据能力取决于PHP和后端数据的提供服务能力。也就是说瓶颈不在web服务器上。
  3. 一般PHP引擎支持的并发参考值300-1000，JAVA引擎并发300-1000，数据库的并发300-1000.

5.3.3 为什么nginx的总体性能比Apache高。

  1. nginx使用最新的epoll和kqueue网络IO模型，而Apache使用床头的select模式。
  2. 目前Linux下能够承受高并发访问的squid、Memcached 都采用的是epoll网络IO模型。

5.3.4 如何选择WEB服务器：

静态业务：高并发、采用nginx，lighttpd，根据自己的掌握程度或公司的要求。
动态业务：采用nginx和Apache均可。
既有静态业务又有动态业务：nginx或Apache，不要多选要单选。
动态业务可以由前端代理（haproxy）,根据页面元素的类型，向后转发相应的服务器进行处理。
思想：我们工作都不要追求一步到位，满足需求的前提下，先用，然后逐步完善。
提示：nginx做web（Apache，lighttpd）、反向代理（haproxy,lvs,nat）及缓存服务器（squid）也是不错的。
最终建议：对外的业务nginx，对内的业务Apache（yum httpd mysql-server php）。

六、nginx优化

6.1 nginx 内核优化

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 2
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.ip_local_port_range = 4000    65000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.route.gc_timeout = 100
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
net.core.somaxconn = 16384
net.core.netdev_max_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_max_orphans = 16384
#以下参数是对iptables防火墙的优化，防火墙不开会提示，可以忽略不理。
net.ipv4.ip_conntrack_max = 25000000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max=25000000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_established=180
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_time_wait=120
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_close_wait=60
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_fin_wait=120

七、扩展一：nginx全局变量

$args：这个变量等于请求行中的参数，同$query_string。
$is_args: 如果已经设置$args，则该变量的值为"?"，否则为""。
$content_length： 请求头中的Content-length字段。
$content_type： 请求头中的Content-Type字段。
$document_uri： 与$uri相同。
$document_root： 当前请求在root指令中指定的值。
$host： 请求主机头字段，否则为服务器名称。
$http_user_agent： 客户端agent信息。
$http_cookie： 客户端cookie信息。
$limit_rate： 这个变量可以限制连接速率。
$request_method： 客户端请求的动作，通常为GET或POST。
$remote_addr： 客户端的IP地址。
$remote_port： 客户端的端口。
$remote_user： 已经经过Auth Basic Module验证的用户名。
$request_body_file`: 客户端请求主体的临时文件名。
$request_uri: 请求的URI，带参数
$request_filename： 当前请求的文件路径，由root或alias指令与URI请求生成。
$scheme： 所用的协议，比如http或者是https，比如rewrite ^(.+)$ $scheme://example.com$1 redirect;。
$server_protocol： 请求使用的协议，通常是HTTP/1.0或HTTP/1.1。
$server_addr： 服务器地址，在完成一次系统调用后可以确定这个值。
$server_name： 服务器名称。
$server_port： 请求到达服务器的端口号。
$request_uri： 包含请求参数的原始URI，不包含主机名，如：/foo/bar.php?arg=baz，它无法修改。
$uri： 不带请求参数的当前URI，$uri不包含主机名，如/foo/bar.html可能和最初的值有不同，比如经过重定向之类的。它可以通过内部重定向，或者使用index指令进行修改。不包括协议和主机名，例如/foo/bar.html。

 

参考：https://blog.csdn.net/qq_29677867/article/details/90112120

posted @ 2019-07-15 19:58  王大军  阅读(171)  评论(0)  编辑  收藏  举报