Nginx（1）：入門篇，技術點鋪開

哈哈，我終于對nginx下手了嘛，第一篇不知道要起個什么名字，入門吧，又不是很小白，設計與架構吧，又不是很深刻，而且不知道哪天就被我的另外的博客給吞了，就無題吧，

或者說，如果寫成了系列，那么這篇就會有名字了，

基礎知識

Nginx是什么？

Nginx是一個 Web 服務器，也可以用作 反向代理，負載均衡器 和 HTTP 快取，

我最開始使用 nginx 的時候就是用它來做反向代理，不過我用的是 tcp 負載均衡，

Nginx可以提供的服務

web 服務.
負載均衡 （反向代理）
web cache（web 快取）

其中 web 服務和 web 快取的使用我都將一筆帶過，有所取舍嘛，不過如果在架構中遇到的話我還是要講上一講的，

配置nginx

點擊前往

不是本篇重點，一筆帶過，

正向代理與反向代理

需要在客戶端配置代理服務器進行指定網站訪問，通過代理服務器來訪問服務器的程序 就叫 正向代理，
可以想一下爬蟲，

反向代理，其實客戶端對代理是無感知的，因為客戶端不需要任何配置就可以訪問，
我們只需要將請求發送到反向代理服務器，由反向代理服務器去選擇目標服務器獲取資料后，在回傳給客戶端，此時反向代理服務器和目標服務器對外就是一個服務器，暴露的是代理服務器地址，隱藏了真實服務器 IP 地址，

負載均衡

增加服務器的數量，然后將請求分發到各個服務器上，將原先請求集中到單個服務器上的情況改為將請求分發到多個服務器上，將負載分發到不同的服務器，也就是我們所說的負載均衡，

動靜分離

為了加快網站的決議速度，可以把動態頁面和靜態頁面由不同的服務器來決議，加快決議速度，降低原來單個服務器的壓力，

關于組態檔這里先不講，下一篇再說，

深入一點

nginx -s reload 程序

平滑處理，有必要了解一下，好多地方都出現過平滑處理，不知道 nginx 的是哪種方式呢，像 redis 那種資料庫的一致性，記不住記不住啊，

nginx主行程讀取組態檔，如果發現組態檔變更，會創建一個新的主行程，然后同時舊的行程，及舊的子行程關閉，舊行程會拒絕新的連接，服務到自己的連接結束，然后關閉，

原來是跟共享記憶體一個樣的處理方式啊，

Nginx epoll 模型

（Apache select模型），題外話題外話，

Nginx高并發得益于其采用了 epoll 模型，

epoll，求知者離我近點，基礎，小白，上手，
再探epoll，深入epoll，涉及原始碼，小白慎入，

Nginx 行程模型

Nginx啟動后以daemon的方式在后臺運行，后臺行程包含一個master行程和多個worker行程：

上面那張圖資訊不多，入門看看剛好，我們再看一張圖：

主行程并不處理網路請求，主要負責調度作業行程，也就是圖示的 3 項：加載配置、啟動作業行程 及 平滑升級，所以，Nginx 啟動以后，查看作業系統的行程串列，我們就能看到至少有兩個 Nginx 行程，

服務器實際處理網路請求及回應的是作業行程（worker），在類 unix 系統上，Nginx 可以配置多個 worker，而每個 worker 行程都可以同時處理數以千計的網路請求，

再深入的實作等到后面幾篇看原始碼了再說，

master 提供服務

加載配置；
啟動作業行程；
監控作業行程的運行狀態；
當作業行程退出后（例外情況下），會自動重新啟動新的作業行程；
平滑升級，

worker提供服務

主要用來處理基本的網路事件，
多個worker行程之間是對等且相互獨立的，他們同等競爭來自客戶端的請求，一個請求，只可能在一個worker行程中處理，

worker行程的個數是可以設定的，一般我們會設定與機器cpu核數一致，更多的worker數，只會導致行程來競爭cpu資源了，從而帶來不必要的背景關系切換，而且，nginx為了更好的利用多核特性，具有cpu系結選項，我們可以將某一個行程系結在某一個核上，這樣就不會因為行程的切換帶來cache的失效，

master-workers 的機制的好處

對于每個worker行程來說，獨立的行程無需加鎖，省掉了鎖帶來的開銷，同時在編程及問題查找時，也方便很多，其次，獨立的行程可讓相互間不會影響，一個行程退出后，其它行程還在作業，服務不會中斷，master行程則很快啟動新的worker行程，這也是Nginx高效的另個原因，

關于這個連接數問題后邊再說吧，

再深入一點

nginx 啟動后，在 unix 系統中會以 daemon 方式在后臺運行，后臺行程包含個master行程和多個 worker 行程，當然 nginx 也是支持多執行緒的方式的，只是主流方式還是多行程方式，也是nginx默認方式，

Nginx 行程模型

（1）首先，每個 worker 行程都是從 master 行程 fork 過來，在 master 行程里面，先建立好需要 listen 的監聽套接字之后，然后再 fork 出多個 worker 行程，
（2）所有 worker 行程的 listenfd 會在新連接到來時變得可讀，為保證只有一個行程處理該連接，所有 worker 行程會在注冊 listenfd 讀事件前搶 accept_mutex，搶到互斥鎖的那個行程注冊 listenfd 讀事件，然后在讀事件里呼叫 accept 接受該連接，（解決驚群）
（3）當一個 worker 行程在 accept 這個連接之后，就開始讀取請求、決議請求、處理請求，產生資料后，再回傳給客戶端，最后才斷開連接，這樣一個完整的請求就是這樣的了，

每個 worker 里面只有一個主執行緒，那能夠處理的并發數很有限啊，多少個 worker 就能處理多少個并發，何來高并發呢？這就是 Nginx 的高明之處，Nginx 采用了 異步非阻塞 的方式來處理請求，也就是說，Nginx 是可以同時處理成千上萬個請求的，

主行程與作業行程互動

在 Nginx 服務器的運行程序中，主行程和作業行程需要行程互動，互動依賴于 Socket 實作的管道來實作，

它是由主行程指向作業行程的單向管道，包含主行程向作業行程發出的 指令，作業行程 ID 等；同時主行程與外界通過信號通信；每個子行程具備接收信號，并處理相應的事件的能力，

作業行程之間互動

這種互動是和主行程-作業行程互動是基本一致的，但是會通過主行程間接完成，作業行程之間是相互隔離的，所以當作業行程 W1 需要向作業行程 W2 發指令時，首先找到 W2 的行程 ID，然后將正確的指令寫入指向 W2 的 通道，W2 收到信號采取相應的措施，

Nginx模塊

Nginx 真正的魅力在于它的模塊，整個應用程式建立在一個模塊化系統之上，在編譯時，可以對每一個模塊進行啟用或者禁用，需要什么就定制什么，

至于模塊的詳解，后面幾篇再說啦，

記憶體池的設計

為了避免出現記憶體碎片，減少向作業系統申請記憶體的次數、降低各個模塊的開發復雜度，Nginx 設計了簡單的記憶體池，它的作用主要是把多次向系統申請記憶體的操作整合成一次，這大大減少了 CPU 資源的消耗，同時減少了記憶體碎片，

因此，通常每一個請求都有一個簡易的獨立記憶體池（如每個 TCP 連接都分配了一個記憶體池），而在請求結束時則會銷毀整個記憶體池，把曾經分配的記憶體一次性歸還給作業系統，這種設計大大提高了模塊開發的簡單些，因為在模塊申請記憶體后不用關心它的釋放問題；而且因為分配記憶體次數的減少使得請求執行的時延得到了降低，同時，通過減少記憶體碎片，提高了記憶體的有效利用率和系統可處理的并發連接數，從而增強了網路性能，

好啦，本系列基本的雛形已經初步具備了，后面就按照這篇文章將各個模塊展開并落實到原始碼中，