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Nginx 完全解读指南

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01 开篇词:你为什么要学 Nginx?
更新时间:2019-11-26 14:43:41
一个人追求的目标越高,他的才力就发展得越快,对社会就越有益。

——高尔基

大家好,欢迎大家学习 《Nginx 从入门到实战》 专栏。在这个专栏系列中,我将带领大家从浅入深、由表及里,深入学习和理解 Nginx 。

简单来说 Nginx 其实就是一款轻量级的 Web 服务器、反向代理服务器,由于它的内存占用少,启动极快,高并发能力强,在互联网项目中广泛应用。那么你可能会问了:“不是说 Nginx 吗?怎么又扯出来一个 Web 服务器呢?啥是服务器?”。别着急,在学习 Nginx 之前你还真得知道什么是服务器这个概念,下面我们先来看下到底啥是服务器。

啥是服务器

服务器的英文叫 Server , 顾名思义就是为其他人服务的。我们可以把所有为其他用户提供服务的机器或软件都称作服务器

  • Server 可以指硬件,比如谷歌公司对用户提供服务的主机,下图是谷歌公司的一个数据中心图片,走道两侧亮着红黄蓝颜色的笨重机器就是服务器。
    图片描述

  • Server 也可以是一个软件。比如我们本次专栏要介绍的 Nginx,它就是一个对用户提供 HTTP 服务的Server。又比如我们常听到的网易邮箱服务器,它就是专门为用户提供邮件服务的。这些软件都运行在一个个物理机器上面,专门对外提供对应的服务。

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WEB服务器

我们上面唠叨了一下什么是服务器。下面我们说一下啥是 Web 服务器,在上面我们也说了 Nginx 其实就是一个 轻量级的 Web 服务器,那么什么是 Web 服务器呢?
我们平时可以打开浏览器访问微博的网站,获取各种娱乐圈各种劲爆消息。这个看似简单的行为,背后有隐藏了那些细节呢?

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上图就是一个典型的 web 请求流程,主要分为五个步骤:

  1. 浏览器本身作为一个客户端,当你输入 www.weibo.com 的时候,向 DNS 服务器发出域名请求服务;
  2. DNS 服务器将域名将对应的 IP 地址返回给浏览器;
  3. 浏览器使用 IP 地址找到对应的服务器后,建立 TCP 连接,向服务器发送 HTTP 请求;
  4. 服务器接收到请求之后才开始处理,返回 HTTP 响应;
  5. 浏览器收到来自服务器的响应后开始渲染页面,最后断开与该服务器之间的 TCP 连接。

我们所介绍的 Web 服务器就是在第 3 和 4 步骤中发挥作用的。它的作用很简单,概括地讲,主要完成三个工作:

  1. 接收请求;
  2. 处理请求,生成响应 ;
  3. 发送响应。

自己写个web服务器

上面我们也讲到了,虽然 Web 服务器这个名字听起来很高大上,其实它的原理非常的简单,我们也可以自己写一个服务器。下面以 go 语言为例 DIY 一个自己的服务器:

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)

func sayHelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    r.ParseForm()
    fmt.Fprintf(w, "当前请求的地址为:"+r.URL.Path)
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", sayHelloName)
    err := http.ListenAndServe(":8888", nil)
    if err != nil {
        log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
    }
}

这就是一个很简单的 web 服务器,它监控本机的 8888 端口。当我们访问 localhost:8888 的时候,浏览器上会输出我们当前的访问路径:

图片描述
我们只是使用了几行代码就可以完成 Web 服务器的基本功能。是不是很简单呢?

哈哈,当然了,一个成熟的 Web 服务器肯定还有其他各种各样的功能,但是原理都是一样。所以,一定要淡定,学会 Web 服务器并没有想象中的那么困难。

WEB服务器的分类

其实,现在的市面上面有很多类似于 Nginx 的 Web 服务器,如下图:

图片描述

几款服务器比较

下面我们简单地比较一下几款流行的 Web 服务器软件的区别。

  1. Apache 是一款历史悠久的开源 Web 服务器软件。拥有很多的第三方模块,你想使用的功能基本上都可以找到,避免自己重复造轮子。采用多进程方式处理请求,每个请求都对应于一个进程。在高并发的情况下,多进程处理方式特别的消耗资源,所以天然不适合高并发场景;
  2. Nginx 是年轻(相比Apache)的开源 Web 服务器软件。它也采用 C 语言编写,代码运行效率很高。它采用了epoll (以Linux为例) 事件处理机制作为模型,能够保证非常高的并发量;
  3. IIS是微软的Web服务器软件,这个可是收费的哦~~~

我们看一下 Netcraft 公司在2019年7月份统计的全球 Web 服务器占用率调查:
图片描述

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从这两张图中可以看到,Nginx 开发者数量已经明显的超过了其他 Web Server 开发者数量,独占鳌头。
Web Server 市场使用率中,Nginx 的占有率一直在稳步的上升,超过了 IIS,与 Apache 的差距越来越小。
所以,使用和学习 Nginx 已经成为每一个后端工程师必备的技能了。好了,铺垫了这么多,下面我们正式来看下 Nginx 倒底是个什么东西。

Nginx简介

图片描述

Nginx是啥东东

Nginx是由战斗民族的一位名叫 Igor Sysoev 的程序猿开发的,开源、高性能的 HTTP 服务器和反向代理服务器,也可以作为一个 IMAP/POP3 代理服务器。也就是说,Nginx不仅可以托管网站,进行HTTP服务处理,还可以作为反向代理服务器。

Nginx 出现的初衷是为了解决著名的 C10K 问题而出现的。和传统的 Web Server 不一样,Nginx 使用了异步事件处理机制架构。这种架构可以轻松高效地处理大量的请求,并且非常的节省内存。高性能是Nginx最大的优点。

啥?不知道什么是C10K问题,我严重怀疑你是从外星球来的,来,看这里

不知道什么是异步事件处理机制?没关系,我会在后面的小节中分析的,包学会。

为什么选择Nginx

  1. 占用内存小。这得益于 Nginx 使用 C 语言编写,能够高效使用 CPU、内存等系统资源。并且作者自己造了很多的轮子 , 比如 Nginx 自己实现了内存管理系统,动态数组机制等。Nginx 作者对内存的使用控制简直到了丧心病狂的地步,所以非常的节省系统资源,特别是内存;

  2. 高并发。在 Linux 系统上,Nginx 使用了 epoll 机制,能够高效处理大量的连接数。理论上,Nginx 可以同时处理的最大连接数取决于你的机器的物理内存,上不封顶;

  3. 高可靠性。我认为 Nginx 的高可靠性主要体现在两方面:

    (一):Nginx 使用了 Master-Worker 机制,真正处理请求的是Worker进程。Master进程可以监控Worker进程的运行状况,当某个Worker进程因意外原因退出的时候,Master会重新启动Worker进程;

    (二):Nginx 的内部框架非常优秀。它的各个模块都非常简单,所以也非常的稳定。

  4. 热部署。可能大家觉得这个原因并不重要,其实在实际的线上环境是非常重要的。代码上线之后,我们只需要执行 nginx -s reload 命令就可以完成 Nginx 的重启,其他的交给 Nginx 就可以了,你可以安心去喝咖啡了。

    如果没有亲身体验过这种痛苦,你是无法理解的这是多么痛的领悟

Nginx能干啥

上面我们 ‘吹嘘’ 了 Nginx 的这么多优点,那么 Nginx 究竟能干什么呢?

  1. HTTP 服务器。作为一款优秀的 Web 服务器,那么提供 HTTP 服务显然是它的首要任务;

  2. 负载均衡。Nginx 提供了多种负载均衡策略,实现了7层负载均衡。针对不同的情形,我们可以选择合适的策略。另外我们也可以自己实现特殊需求的负载均衡策略;
    图片描述

  3. 反向代理。Nginx 是一款非常优秀的反向代理服务器。

Talk is cheap,Show me your code, 下面我们就进入 Nginx 的世界吧…

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