、Nginx简介

概述:Nginx是一款由俄罗斯开发的开源的高性能HTTP服务器和反向代理服务器,同时支持IMAP/POP3/SMTP代理服务,其性能优势着为显著,官网上称:单台nginx服务器可以处理50000并发;

特点:高性能、稳定、消耗硬件资源小、能够处理大并发,主要用于静态的解析,动静页面的分离;

功能:

1.作为Web服务器,nginx处理静态文件、索引文件以及自动索引效率非常高。

2.作为代理服务器,Nginx可以实现无缓存的反向代理加速,提高网站运行速度。

3.作为负载均衡服务器,Nginx既可以在内部直接支持Rails和PHP,也可以支持HTTP代理服务器,对外进行服务。同时支持简单的容错和利用算法进行负载均衡。

优势:

1.在性能方面,Nginx在实现上非常注重效率。它采用内核Poll模型,可以支持更多的并发连接,最大可以支持对50 000个并发连接数的响应,而且占用很低的内存资源。

2.在稳定性方面,Nginx采取了分阶段资源分配技术,使得对CPU与内存的占用率非常低。Nginx官方表示Nginx保持10 000个没有活动的连接,这些连接只占2.5M内存,因此,类似DOS这样的攻击对Nginx来说基本上是没有任何作用的。

3.在高可用性方面,Nginx支持热部署,启动速度特别迅速,因此可以在不间断服务的情况下,对软件版本或者配置进行升级,即使运行数月也无需重新启动,几乎可以做到7*24小时的不间断运行。

二、Nginx实现原理

Nginx核心组件

核心模块:HTTP模块、EVENT事件模块、MAIL模块。

基础模块:HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块、HTTP Rewrite模块

第三方模块:HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块、HTTP Access Key模块。

Nginx模块分类(基于功能):

Handlers:处理器模块,此类模块直接处理请求,并进行输出内容和修改headers信息等操作。Handlers处理器模块一般只能有一个。

Filters:过滤器模块,此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作,最后由Nginx输出。

Proxies:代理类模块,此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块,这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互,实现服务代理和负载均衡等功能。

Nginx的进程模型:

单工作进程模式:除主进程外,还有一个工作进程,工作进程是单线程的,默认为此模式;

多工作进程模式:每个工作进程包含多个线程;

master进程:

1.接收外界传递给Nginx的信号,进而管理服务的状态等;

2.管理worker进程,向各worker进程发送信号,监控worker进程的运行状态,当worker进程异常情况下退出后,会自动重新启动新的worker进程;

3.master进程充当整个进程组与用户的交互接口,同时对进程进行监护。它不需要处理网络事件,不负责业务的执行,只会通过管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。

worker进程:

1.处理基本的网络事件,多个worker进程之间是对等的,他们同等竞争来自客户端的请求,各进程互相之间是独立的。

2.一个请求,只可能在一个worker进程中处理,一个worker进程,不可能处理其它进程的请求。

3.worker进程的个数是可以设置的,一般我们会设置与机器cpu核心数量一致。

扩展:

http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8930668  ##nginx实现原理

三、Nginx支持高并发的原因

I/O模型之select:

1.每个连接对应一个描述。select模型受限于 FD_SETSIZE(即进程最大打开的描述符数),linux2.6.35为1024,实际上linux每个进程所能打开描数字的个数仅受限于内存大小,然而在设计select的系统调用时,却是参考FD_SETSIZE的值。可通过重新编译内核更改此值,但不能根治此问题,对于百万级的用户连接请求即便增加相应进程数,仍显得杯水车薪;

2.select每次请求都会扫描一个文件描述符的集合,这个集合的大小是作为select第一个参数传入的值。但是每个进程所能打开文件描述符若是增加了,扫描的效率也将减小;

3.内核到用户空间,采用内存复制方式传递信息,这样就增加了不必要的复制延迟;

I/O模型之epoll模型:

1.请求无文件描述字大小限制,仅与内存大小相关;

2.epoll返回时已经明确的知道哪个socket fd发生了什么事件,不用像select那样再一个个比对;

3.内核到用户空间,采用共享内存方式传递消息,使用mmap加速内核与用户空间的消息传递;

Apache:Apache 2.2.9之前只支持select模型,2.2.9之后支持epoll模型;

Nginx:支持epoll模型;

四、案例:搭建Nginx网站服务

案例环境:

系统类型 IP地址 主机名 所需软件 硬件
Centos 6.5 64bit 192.168.100.150 www.linuxfan.cn nginx-1.12.2.tar.gz

内存:2G

CPU:8核

案例步骤:

安装nginx程序;

优化nginx服务并启动服务;

客户端访问测试;

开启nginx的状态监听模块;

客户端访问nginx的状态监听界面;

企业级优化Nginx服务;

访问测试优化后nginx服务;

安装webbench压力测试工具,进行测试nginx性能;

自主学习:Nginx服务器内核优化;

安装nginx程序

[root@www ~]# rpm -e httpd --nodeps
[root@www ~]# yum -y install pcre-devel zlib-devel
[root@www ~]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx
[root@www ~]# tar zxvf nginx-1.12..tar.gz -C /usr/src/
[root@www ~]# cd /usr/src/nginx-1.12./
[root@www nginx-1.12.]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module 注解:
--prefix=/usr/local/nginx ##指定安装位置
--user=nginx --group=nginx ##指定运行服务的用户和组
--with-http_stub_status_module ##开启状态监听模块
--conf-path= ##指向配置文件存放位置
--error-log-path= ##指向错误日志存放位置
--pid-path= ##指向pid文件存放位置
--with-rtsig_module ##启用rtsig模块支持(实时信号)
--with-select_module ##启用select模块支持(一种轮询模式,不推荐在高载环境下使用)禁用:--without-select_module
--with-http_ssl_module ##启用ngx_http_ssl_module支持(使支持https请求,需已安装openssl)
--with-http_xslt_module ##启用ngx_http_xslt_module支持(过滤转换XML请求)
--with-http_image_filter_module ##启用ngx_http_image_filter_module支持(传输JPEG/GIF/PNG 图片的一个过滤器)(默认为不启用,要用到gd库)
--with-http_gzip_static_module ##启用ngx_http_gzip_static_module支持(在线实时压缩输出数据流)
--with-http_degradation_module ##启用ngx_http_degradation_module支持(允许在内存不足的情况下返回204或444码)
--without-http_access_module ##禁用ngx_http_access_module支持(该模块提供了一个简单的基于主机的访问控制,允许或拒绝基于ip地址)
--without-http_auth_basic_module ##禁用ngx_http_auth_basic_module(该模块是可以使用用户名和密码基于http基本认证方法,来保护你的站点或其部分内容)
---without-http_rewrite_module ##禁用ngx_http_rewrite_module支持(该模块允许使用正则表达式改变URL)
--without-http_fastcgi_module ##禁用ngx_http_fastcgi_module支持(该模块允许Nginx 与FastCGI 进程交互,并通过传递参数来控制FastCGI 进程工作。) [root@www nginx-1.12.]# make &&make install
[root@www nginx-1.12.]# ls /usr/local/nginx/
client_body_temp conf fastcgi_temp html logs proxy_temp sbin scgi_temp uwsgi_temp

优化nginx服务并启动服务

[root@www ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/   ##优化命令执行路径
[root@www ~]# vi /etc/init.d/nginx
#!/bin/bash
# chkconfig: -
# description: Nginx Server Control Script
NP="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
NPF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
start)
$NP;
if [ $? -eq ]
then
echo "nginx is starting!! "
fi
;;
stop)
kill -s QUIT $(cat $NPF)
if [ $? -eq ]
then
echo "nginx is stopping!! "
fi
;;
restart)
$ stop
$ start
;;
reload)
kill -s HUP $(cat $NPF)
if [ $? -eq ]
then
echo "nginx config file is reload! "
fi
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
exit
esac
exit
[root@www ~]# chmod +x /etc/init.d/nginx
[root@www ~]# chkconfig --add nginx
[root@www ~]# chkconfig nginx on
[root@www ~]# /etc/init.d/nginx start
nginx is starting!!
[root@www ~]# netstat -utpln |grep nginx
tcp 0.0.0.0: 0.0.0.0:* LISTEN /nginx

客户端访问测试

开启nginx的状态监听模块

[root@www ~]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf   ##编辑配置文件在server中添加如下行:
location /status {
stub_status on;
access_log off;
}
[root@www ~]# /etc/init.d/nginx restart
nginx is stopping!!
nginx is starting!!

客户端访问nginx的状态监听界面

http://192.168.100.150/status

活动的连接数

已处理的连接数 成功的tcp握手次数 已处理的请求数

企业级优化Nginx服务

[root@www ~]# vi  /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
worker_processes ;
worker_cpu_affinity ;
error_log /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log crit;
pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile ; events {
use epoll;
worker_connections ;
} http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
charset utf-;
server_names_hash_bucket_size ;
client_header_buffer_size 2k;
large_client_header_buffers 4k;
client_max_body_size 8m; sendfile on;
tcp_nopush on; keepalive_timeout ;
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=:
keys_zone=TEST:10m inactive=5m;
fastcgi_connect_timeout ;
fastcgi_send_timeout ;
fastcgi_read_timeout ;
fastcgi_buffer_size 4k;
fastcgi_buffers 4k;
fastcgi_busy_buffers_size 8k;
fastcgi_temp_file_write_size 8k; fastcgi_cache TEST;
fastcgi_cache_valid 1h;
fastcgi_cache_valid 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
fastcgi_cache_min_uses ;
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500; open_file_cache max= inactive=20s;
open_file_cache_min_uses ;
open_file_cache_valid 30s; tcp_nodelay on; gzip on;
gzip_min_length 1k;
gzip_buffers 16k;
gzip_http_version 1.0;
gzip_comp_level ;
gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml;
gzip_vary on; log_format access '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for'; server {
listen ;
server_name www.linuxfan.cn; location / {
root /usr/local/nginx/html/;
index index.html index.htm;
} location /status {
stub_status on;
access_log off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ {
expires 30d;
}
access_log /usr/local/nginx/logs/access.log access;
}
}
注解:
worker_processes ; ##设置worker进程数量
worker_cpu_affinity ; ##设置每个worker进程对应一个cpu的核心
error_log /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log crit; ##指定错误日志
pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid; ##指定运行时产生的pid文件
worker_rlimit_nofile ; ##指定nginx进程最多能够打开多少个文件描述符,通常与系统中的ulimit -n保持一致; events { ##事件区域配置
use epoll; ##指定处理模型为epoll
worker_connections ; ##每个进程最多能够处理多少个连接
} http { ##http服务配置区域
include mime.types; ##指定文件扩展名和文件类型映射表
default_type application/octet-stream; ##指定文件类型
charset utf-; ##指定字符集
server_names_hash_bucket_size ; ##服务器名字的hash表大小
client_header_buffer_size 2k; ##客户端请求头部buffer大小
large_client_header_buffers 4k; ##指定客户端请求中较大的消息头的缓存数量和大小
client_max_body_size 8m; ##指定客户端请求的单个文件的最大字节数 sendfile on; ##开启高效传输模式
tcp_nopush on; ##防止网络阻塞 keepalive_timeout ; ##客户端连接超时时间 #FastCGI相关参数是为了改善网站的性能:减少资源占用,提高访问速度。
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=: ##配置fastcgi缓存路径和目录结构等级
keys_zone=TEST:10m inactive=5m; ##关键字区域存储时间和非活动删除时间
fastcgi_connect_timeout ; ##连接到后端FastCGI的超时时间
fastcgi_send_timeout ; ##向FastCGI传送请求的超时时间
fastcgi_read_timeout ; ##接收FastCGI应答的超时时间
fastcgi_buffer_size 4k; ##指定读取FastCGI应答第一部分需要多大的缓冲区
fastcgi_buffers 4k; ##指定本地需要用多少和多大的缓冲区来缓冲FastCGI的应答请求
fastcgi_busy_buffers_size 8k; ##通常为fastcgi_buffer_size大小的两倍
fastcgi_temp_file_write_size 8k; ##写入缓存文件时使用多大的数据块,大小同上 fastcgi_cache TEST; ##开启Fastcgi的缓存并且为其指定一个名称
fastcgi_cache_valid 1h; ##指定不同的状态码,其缓存的时间
fastcgi_cache_valid 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
fastcgi_cache_min_uses ; ##URL经过被访问多少次将被缓存
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500; ##指定什么情况下不进行缓存 open_file_cache max= inactive=20s; ##指定缓存文件最大数量,经过多长时间文件没有被请求后则删除缓存,
open_file_cache_min_uses ; ##指令中的inactive参数时间内文件的最少使用次数,如果超过这个数字,文件更改信息一直是在缓存中打开的;
open_file_cache_valid 30s; ##指定多长时间检查一次缓存的有效信息,检查该缓存的源文件是否发生变化修改等; tcp_nodelay on; ## nagle算法,有需要发送的就立即发送,连接转换为长连接时使用; gzip on; ##开启gzip压缩
gzip_min_length 1k; ##指定最小压缩文件的大小
gzip_buffers 16k; ##指定压缩缓冲区的个数和大小
gzip_http_version 1.0; ##指定压缩版本
gzip_comp_level ; ##指定压缩等级1-,9等级最高
gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml; ##指定压缩文件类型
gzip_vary on; ##前端缓存服务器缓存经过压缩的页面 log_format access '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';
##配置日志格式,具体变量表示请结合百度,日志格式为access
server {
listen ;
server_name www.linuxfan.cn; location / {
root /usr/local/nginx/html/;
index index.html index.htm;
} location /status {
stub_status on;
access_log off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ {
expires 30d; ##指定以上格式的文件将进行缓存
}
access_log /usr/local/nginx/logs/access.log access;
}
}
[root@www~]# /etc/init.d/nginx start
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:
nginx is starting!!
[root@www ~]# netstat -utpln |grep nginx
tcp 0.0.0.0: 0.0.0.0:* LISTEN /nginx
[root@www ~]# ps aux |grep nginx |grep -v grep
root 0.0 0.0 ? Ss : : nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx 0.1 11.6 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 11.1 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 9.7 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 9.6 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 9.8 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 10.5 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 11.5 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 9.4 ? S : : nginx: worker process
nginx 0.0 0.0 ? S : : nginx: cache manager process

[root@www ~]# top

访问测试优化后nginx服务

安装webbench压力测试工具,进行测试nginx性能

[root@www ~]# yum -y install gcc ctags
[root@www ~]# wget http://home.tiscali.cz/~cz210552/distfiles/webbench-1.5.tar.gz
[root@www ~]# tar zxvf webbench-1.5.tar.gz -C /usr/src/
[root@www ~]# cd /usr/src/webbench-1.5/
[root@www webbench-1.5]# mkdir /usr/local/man
[root@www webbench-1.5]# make && make install
[root@www webbench-1.5]# cd
[root@www~]# webbench -c -t http://www.linuxfan.cn:80/index.html ##并发数为10000,时间为5秒
Webbench - Simple Web Benchmark 1.5
Copyright (c) Radim Kolar -, GPL Open Source Software. Benchmarking: GET http://www.linuxfan.cn:80/index.html
clients, running sec. Speed= pages/min, bytes/sec.
Requests: susceed, failed.
[root@www ~]# netstat -nat | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(key in S) print key,"\t",S[key]}' ##查看数据库状态
TIME_WAIT ##表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文
FIN_WAIT1 ##已发送FIN报文,等待对方的ACK
SYN_SENT ##这个状态与SYN_RCVD遥相呼应,用于建立连接
FIN_WAIT2 ##半关闭状态
ESTABLISHED ##已经建立连接
SYN_RECV ##已经接收到对方的SYN报文,等待ACK报文
LISTEN ##监听状态

浏览器访问监控界面刷新测试

Nginx服务器内核优化

[root@www ~]# vi /etc/sysctl.conf

[root@www ~]# sysctl -p

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