2. Nginx 服务器架构初探

• 模块化结构
  • 什么是模块化结构
    • 模块化设计支持分布式开发；
    • 模块化设计支持团队协同合作；
    • 模块化设计支持应用扩展和升级；
  • Nginx 模块化结构
    • Nginx 模块分为：核心模块、标准模块、HTTP 模块，可选 HTTP 模块、邮件服务模块及第三方模块五大类。
    • 核心模块
      • 核心模块为 Nginx 运行时必不可少的模块，为 Nginx 提供了最基本最核心的服务。
      • 在编译后的 objs 目录中包含了核心模块和标准 HTTP 模块，在此目录的 ngx_modules.c文件中包含了此版本快速编译后包括所有固有模块的声明
      • 核心模块主要包含两类功能，一类是主体功能，包括进程管理，权限控制，错误日志记录，配置解析等。另外一类是用于响应请求事件必须的功能，包括事件驱动机制，正则表达式等。
    • 标准 http 模块

      

         

      

    • 可选 HTTP 模块
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    • 邮件服务模块

      

    • 第三方模块
• Nginx 服务器的 web 请求处理机制。
  • 多进程处理方式
    • 多进程方式指：服务器每当接收到一个客户端时，就有服务器主进程生成一个子进程出来和该客户建立连接进行交互，知道连接断开。
    • 优点：设计和实现相对简单，各个子进程之间相互独立。请求过程彼此不受干扰，互不影响。
    • 缺点：生成一个子进程时需要进行内存复制等操作，资源和时间上产生额外的开销，对系统资源造成压力。性能下降。
  • 多线程方式
    • 服务器每当接受到一个客户端时，会由服务器主进程派生一个线程出来和该客户端进行交互。
    • 优点：由于系统产生一个线程的开销远远小于产生一个进程的开销，减轻了 web服务器对系统资源的要求。
    • 缺点：多个线程位于同一个进程内，可以访问彼此的内存空间，彼此之间相互影响，开发过程中需要开发者自己对内存管理，增加出错的风险。
  • 异步方式
    • 同步机制：发送方发送请求后，需要等待接受方发回的响应后，才接着发送下个请求。
    • 异步机制：发送一个请求后，不等接收方回应，就继续发送下一个请求。
    • 阻塞：Socket 的阻塞调用方式为，调用结果返回之前，当前线程从运行状态被挂起，一致等到调用结果返回之后才进入就绪状态
    • 非阻塞，如果调用结果不能马上返回，当前线程不会被挂起，而是执行下一个调用。
    • 异步非阻塞方式：发送方向接受方发送请求后，不用等待响应，可以继续其他工作，接收方处理请求时进行的 IO 操作如果不能马上得到结果，也不等待，而是马上去做其他事情。
  • Nginx 如何处理请求.
    • Nginx 结合多进程机制与异步非阻塞方式对外提供服务。
    • 优势：不增长对系统资源的压力，不降低对请求的处理能力。
  • Nginx 服务器的事件处理机制
    • IO调用在完成后主动通知工作进程
    • select/poll/epoll/kqueue 等这样的调用，称为事件驱动模型
  • Nginx 的事件驱动模型.
    • 事件驱动模型的基本单元
      • 事件收集器：负责收集所有的事件
      • 事件发送器：负责将收集到的事件发送到目标对象中
      • 事件处理器：负责具体事件的响应工作
  • Nginx 设计架构概览
    • Nginx服务器的进程.
      • 三大类进程:主进程,工作进程,缓存索引进程.
    • 主进程
      • 读取 Nginx 配置文件并校验其正确性
      • 建立,绑定,和关闭 Socket。
      • 按照配置生成、管理和结束工作进程。
      • 接受外界指令，比如重启，升级及退出服务器指令。
      • 不中断服务，实现平滑重启、应用新配置。
      • 不中断服务，实现平滑升级，升级失败进行回滚处理。
      • 开启日志文件，获取文件描述符。
      • 编译和处理 Perl 脚本。
    • 工作进程
      • 接收客户端请求
      • 将请求依次送入各个功能模块进行过滤处理
      • IO调用
      • 与后端服务进行通讯，接收后端服务器处理结果
      • 数据缓存，访问缓存索引，查询和调用缓存数据。
      • 发送请求结果，相应客户端请求。
      • 接收主程序指令，比如重启、升级、和退出。
    • 缓存索引重建及管理进程。
      • 缓存索引重建：根据本地磁盘上的缓存文件在内存中建立索引元数据。
      • 缓存索引管理进程：主要负责在索引元数据更新完成后，对元数据是否过期做出判断
    • 进程交互
      • Nginx 在使用 master-Worker 模型时，会涉及到主进程与工作进程之间的交互，工作进程间的交互。依赖于管道机制