Nginx入坑基础篇

Nginx

是一个开源高性能、可靠的HTTP中间件、代理服务

具体见：https://baike.baidu.com/item/nginx/3817705?fr=aladdin（百度百科）

常见的服务

1、HTTPD-Apache
2、IIS-微软
3、GWS-GOOGLE

Nginx的中间件架构

特性1

1 、IO多路复用

多个描述的I/O操作都能在一个线程内并发交替地独立完成
这就叫I/o多路复用
这里地复用值得是复用一个线程

2、epoll

IO多路复用地实现方式是select、poll、epoll

2.1、select

先行遍历
会不断遍历队列里的内容
效率低下

缺点：
①、能够监视文件描述符地数量存在最大限制
②、线性扫描效率低下

2.2、epoll
①、每当fd就绪，采用系统的回调函数之间将fd放入，效率更高
②、最大连接数无限制

nginx采用epoll模型

特性2

功能模块少
代码模块化

特性3

为什么需要cpu的亲和

是一种把cpu核心和nginx工作进程绑定方式
把每个work进程固定在一个cpu上执行
减少切换cpu的cache miss
获得更好的性能

特性4

sendfile
原始
内核-->用户 -->回馈用户

nginx
内核-->回馈用户

I/O模型

httpd MPM

prefork:进程模型。两级结构，主进程master负责生成子进程，每个子进程负责响应一个请求

worker:线程模型，三级结构，主进程master负责生成子进程，每个子进程负责生成多个线程每个线程响应一个请求

event:线程模型，三级结构，主进程master负责生成子进程，每个子进程响应多个请求

I/O

网路IO：本质是socket读取

磁盘IO：

每个IO都需要经过两个阶段：
1、将数据从磁盘文件先加载到内核空间（缓冲区），等待数据准备完成，时间较长

2、将数据从内核缓冲区复制到用于的进程的内存中时间较短

画图：

同步异步/阻塞非阻塞/IO模型

同步/异步：关注的是消息通信机制

同步：synchronous，调用者等待被调用者返回消息，才能继续执行

异步：asynchronous，被调用者通过状态、通知或者回调机制主动通知调用者被调用者的运行状态

阻塞/非阻塞：关注调用者在等待结果返回之前所处的出状态

阻塞：blocking，被IO操作需要彻底完成之后才返回到用户空间，调用者结果返回之前，调用者被挂起

非阻塞：nonblockong，指io操作被调用后立即返回非用户一个状态值，无需等到io操作彻底完成

　　　　最终的调用该结果返回之前，调用者不会被挂起

I/O模型

阻塞型、非阻塞型、复用型、信号驱动型、异步

同部/异步：关注的是消息通信机制
同部：调用者等待被调用者返回消息，才能继续执行
异步：别调者通过状态、通知或回调机制主动通知调用者被动调用的运行状态
阻塞/非阻塞：关注调用者在等待结果返回之前的所处状态

同部阻塞模型：

同步阻塞IO模型:是最简单的IO模型，用户线程在内核进行IO操作时被阻塞
用户线程通过系统调用read发起IO读操作，由用户空间转到内核空间。内核等
到数据包到达后，然后将接收的数据拷贝到用户空间，完成read操作
用户需要等待read将数据读取到buffer后,才继续处理接收的数据。整个IO请
求的过程中，用户线程是被阻塞的,这导致用户在发起IO请求时,不能做任何
事情，对CPU的资源利用率不够

同部非阻塞模型

用户线程发起IO请求时立即返回。但并未读取到任何数据,用户线程需要不断
地发起IO请求,直到数据到达后,才真正读取到数据,继续执行。即“轮询”机制
整个IO请求的过程中,虽然用户线程每次发起IO请求后可以立即返回，但是为
了等到数据,仍需要不断地轮询、重复请求,消耗了大量的CPU的资源
是比较浪费CPU的方式，-般很少直接使用这种模型,而是在其他IO模型中使
用非阻塞IO这一特性

IO多路复用模型

1、多个连接共用一个等待机制，本模型会阻塞进程，但是进程是阻塞在select或者pol这两
个系统调用上,而不是阻塞在真正的IO操作上

2、用户首先将需要进行I0操作添加到select中，继续执行做其他的工作(异步)，同时等
待select系统调用返回。当数据到达时, IO被激活, select函数返回。用户线程正式发起
read请求,读取数据并继续执行。

3、从流程上来看，使用select函数进行I0请求和同步阻塞模型没有太大的区别,甚至还多
了添加监视IO，以及调用select函数的额外操作，效率更差。并且阻塞了两次，但是第
次阻塞在select.上时, select可以监控多个IO.上是否已有IO操作准备就绪1即可达到在
同一个线程内同时处理多个IO请求的目的。而不像阻塞IO那种，一次只能监控一个IO

4、虽然上述方式允许单线程内处理多个IO请求,但是每个IO请求的过程还是阻塞的(在
select函数_上阻塞)，平均时间甚至比同步阻塞IO模型还要长。如果用户线程只是注册
自己需要的IO请求，然后去做自己的事情，等到数据到来时再进行处理 ,则可以提高
CPU的利用率

5、I0多路复用是最常使用的IO模型，但是其异步程度还不够”彻底”, 因它使用了会阻塞
线程的select系统调用。因此IO多路复用只能称为异步阻塞IO模型，而非真正的异步IO

IO多路复用是指内核- - 旦发现进程指定的一个或者多个IO条件准备读取,就通知该进程
IO多路复用适用如下场合:
➢当客户端处理多个描述符时( -般是交互式输入和网络套接口) , 必须使用I/O复用
➢当一个客户端同时处理多个套接字时,此情况可能的但很少出现
➢当一个TCP服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字, -般也要用到I/O
复用
➢当一个服务器即要处理TCP ,又要处理UDP ,一般要使用I/O复用
➢当一个服务器要处理多个服务或多个协议,一般要使用I/O复用

信号驱动的io模型

异步IO模型

五种IO模型

IO模型的具体实现

◆王要实现万式有以下儿种:
➢Select : Linux实现对应, I/O复用模型, BSD4.2最早实现
➢Poll : Linux实现,对应I/O复用模型, System V unix最早实现
➢Epoll : Linux实现,对应I/O复用模型,具有信号驱动I/O模型的某些特性
➢Kqueue : FreeBSD实现,对应I/O复用模型,具有信号驱动I/O模型某些特性
➢/dev/poll : SUN的Solaris实现,对应I/O复用模型,具有信号驱动I/O模型的某些特性
➢Iocp Windows实现 ,对应第5种(异步I/O )模型.

select/poll/epoll

◆poll

➢本质上和select没有区别,它将用户传入的数组拷贝到内核空间,然后查询
每个fd对应的设备状态
➢其没有最大连接数的限制,原因是它是基于链表来存储的
➢大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间,而不管这样的复制是不是有意义
➢polI特点是“水平触发" ], 如果报告了fd后,没有被处理,那么下次poll时会再次报告该fd
➢边缘触发:只通知1次

◆epoll

在Linux 2.6内核中提出的select和poll的增强版本
➢支持水平触发LT和边缘触发ET ,最大的特点在于边缘触发,它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态,并且只会通知- -次，
➢使用"事件”的就绪通知方式,通过epoll_ ctl注册fd , - -旦该fd就绪,内核就会采用类似callback的回调机制来激活该fd , epoll_ wait便可以收到通知

◆优点:
➢没有最大并发连接的限制:能打开的FD的上限远大于1024(1G的内存能监听
约10万个端口)
➢效率提升:非轮询的方式,不会随着FD数目的增加而效率下降;只有活跃可
用的FD才会调用callback函数,即epoll最大的优点就在于它只管理“活跃"
的连接,而跟连接总数无关
➢内存拷贝,利用mmap(Memory Mapping)加速与内核空间的消息传递;即
epoll使用mmap减少复制开销

Nginx

◆Nginx : engineX , 2002年,开源,商业版
◆NGINX是免费,开源,高性能的HTTP和反向代理服务器,邮件代理服务器,通
用TCP/UDP代理服务器
◆解决C10K问题( 10K Connections )
◆官网: htp://nginx.org

◆特性:
➢模块化设计,较好的扩展性
➢高可靠性
➢支持热部署:不停机更新配置文件,升级版本,更换日志文件
➢低内存消耗: 10000个keep-alive连接模式下的非活动连接,仅需2.5M内存
➢event-driven,aio,mmap , sendfile
◆基本功能 :
➢静态资源的web服务器
➢http协议反向代理服务器
➢pop3/imap4协议反向代理服务器
➢FastCGI(LNMP),uWSGI(python)等协议
➢模块化(非DSO) , 如zip , SSL模块

架构

Nginx的程序架构

master/worker结构
➢一个master进程: .
负载加载和分析配置文件、管理worker进程、平滑升级
➢一个或多个worker进程
处理并响应用户请求
➢缓存相关的进程:
cache loader :载入缓存对象
cache manager :管理缓存对象

模块

◆nginx高度模块化,但其模块早期不支持DSO机制; 1.9.11版本支持动态装载和卸载
◆模块分类:
➢核心模块: core module
➢标准模块:
　　●HTTP模块: ngx. http_*
　　　　HTTP Core modules默认功能
　　　　HTTP Optional modules需编译时指定
　　●Mail模块　　ngx_ mail _*
　　●Stream.模块ngx_ stream_*
➢第三方模块

◆静态的web资源服务器html ,图片,js , CSs , txt等静态资源
◆结合FastCGI/uWSGI/SCGI等协议反向代理动态资源请求
◆http/https协议的反向代理
◆imap4/ pop3协议的反向代理
◆tcp/udp协议的请求转发(反向代理)

安装

yum info nginx

网址、
http://nginx.org/en/linux_packages.html#RHEL-CentOS

[nginx-stable] 
name=nginx stable repo 
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/6/x86_64/ 
gpgcheck=1 
enabled=1 
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key

进行配置文件的编辑