Nginx应用详解及配置

一、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