一、下載安裝及使用

1、版本

2、下載安裝

下載地址：http://nginx.org/en/download.html

下載並解壓即可，windows和linux類似。

3、常用命令

windows中使用cd命令跳轉到nginx.exe目錄

4、已知問題

• 儘管可以開啟多個工作程序執行，但是實際上只有一個在處理請求

• 一個工作程序可以同時處理最多1024個併發連線

• 不支援UDP代理方式

注意：在windows中，不要雙擊nginx.exe來開啟，而應該使用命令，否則會導致修改配置後重啟、停止、無效，這時需手動在工作管理員中關閉所有nginx程序。

5、未來趨勢

• 作為系統服務執行

• 使用I/O完成埠作為事件模型

• 使用單程序多執行緒的模型

6、中文文件

http://tengine.taobao.org/nginx_docs/cn/docs/

 二、配置

1、配置檔案

配置檔案：conf/nginx.conf

2、配置項

3、擴充套件配置

每個配置檔案中的指令，均以“;”結尾

• 繫結Nginx工作程序到不同CPU上

預設Nginx是不進行繫結的，繫結並不能夠使當前程序獨佔一核，但可以保證該程序不會執行在其他核上，因此，繫結使程序減少在CPU間的跳轉，減少資源分配與回收，從而有效提升nginx伺服器的效能。

#確認CPU的核心數量(linux)

grep precess /proc/cpuinfo | wc -l

#4個執行緒CPU的配置

worker_processes 4;

worker_cpu_affinity 0001 0010 01001000;

#8個執行緒CPU的配置

worker_processes 8;

worker_cpu_affinity 0000000100000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;

• 配置檔案的引入

include file;#file是要匯入的檔案，支援相對路徑，一般在html目錄裡面，可以使用萬用字元*批量匯入

nginx.conf:

include/usr/local/nginx/conf.d/*.conf;

/usr/local/nginx/conf.d/abc.conf:

server {

       listen      8081;

       server_namewww.caini.cn;

       location/ {

       roothtml;

       indexindex1.html  index.htm;

}

error_page 500 502 503 504/50x.html;

location = /50x.html {

       roothtml;

}

}

4、優化配置

• 網路連線優化

events{

    accept_mutex on;#優化同一時刻只有一個請求而避免多個睡眠程序被喚醒的設定，on為防止被同時喚醒，預設為off，因此nginx剛安裝完以後要進行適當的優化。

}

• 設定是否允許同時接受多個網路連線

events {

accept_mutex on;

multi_accept on;#開啟同時接受多個新網路連線請求的功能。

}

• 隱藏版本號

server_tokensoff;#在http模組中配置，防止被黑客利用攻擊

• 選擇事件驅動模型

events {

accept_mutex on;

multi_accept on;

use epoll; #使用epoll事件驅動，因為epoll的效能相比其他事件驅動（select/poll）要好很多

}

三、原理機制

1、Web請求機制

1、多程序方式：伺服器沒接受到一個客戶端請求就有伺服器的主程序生成一個子程序響應客戶端，直到使用者關閉連線，這樣的優勢是處理速度快，子程序之間相互獨立，但是如果訪問過大會導致伺服器資源耗盡而無法提供請求。

2、多執行緒方式：與多程序方式類似，但是每收到一個客戶端請求會有服務程序派生出一個執行緒來個客戶方進行互動，一個執行緒的開銷遠遠小於一個程序，因此多執行緒方式在很大程度減輕了web伺服器對系統資源的要求，但是多執行緒也有自己的缺點，即當多個執行緒位於同一個程序內工作的時候，可以相互訪問同樣的記憶體地址空間，所以他們相互影響，一旦主程序掛掉則所有子執行緒都不能工作了，IIS伺服器使用了多執行緒的方式，需要間隔一段時間就重啟一次才能穩定。

2、同步和非同步、阻塞和非阻塞

同步：程序發出資料後，等核心返回響應以後才繼續下一個請求，即如果核心一直不返回資料，那麼程序就一直等，直到天荒地老，宕機error。

非同步：程序發出資料後，不等核心返回響應，接著處理下一個請求,Nginx是非同步的。

阻塞：IO呼叫不能立即返回結果，即一個程序發起的IO請求不能得到立即滿足時，程序就要一直等到核心響應，核心要把資料從IO裝置複製到核心空間，再返回給程序，這是阻塞。

非阻塞：IO呼叫可以立即返回結果，一個程序發起的IO程序不能立即滿足時，不在等待，而是一遍一遍的輪訓檢視IO是否完成。

同步阻塞：程式程序向核心傳送IO請求後一直等待核心響應，如果核心處理請求的IO操作不能立即返回,則程序將一直等待並不再接受新的請求，並由程序輪訓檢視IO是否完成，完成後程序將IO結果返回給Client，在IO沒有返回期間程序不能接受其他客戶的請求，而且是有程序自己去檢視IO是否完成，這種方式簡單，但是比較慢，用的比較少。

同步非阻塞：程序向核心傳送請IO求後一直等待核心響應，如果核心處理請求的IO操作不能立即返回IO結果，程序將不再等待，而且繼續處理其他請求，但是仍然需要程序隔一段時間就要檢視核心IO是否完成。

非同步阻塞：event-diver，程序向核心傳送IO呼叫後，不用等待核心響應，可以繼續接受其他請求，核心收到程序請求後進行的IO如果不能立即返回，就由核心等待結果，直到IO完成後核心再通知程序，此方式比較佔用核心，因此也很少使用。

非同步非阻塞：AIO，程序向核心傳送IO呼叫後，不用等待核心響應，可以繼續接受其他請求，核心呼叫的IO如果不能立即返回，核心會繼續處理其他事物，直到IO完成後將結果通知給核心，核心在將IO完成的結果返回給程序，期間程序可以接受新的請求，核心也可以處理新的事物，因此相互不影響，可以實現較大的同時並實現較高的IO複用，因此非同步非阻塞使用最多的一種通訊方式。

2、Nginx的事件驅動模型

3、Nginx程序的功能和程序間通訊

• 主程序的功能

• 讀取Nginx 配置檔案並驗證其有效性和正確性

• 建立、繫結和關閉socket連線

• 按照配置生成、管理和結束工作程序

• 接受外界指令，比如重啟、升級及退出伺服器等指令

• 不中斷服務，實現平滑升級，重啟服務並應用新的配置

• 開啟日誌檔案，獲取檔案描述符

• 不中斷服務，實現平滑升級，升級失敗進行回滾處理

• 編譯和處理perl指令碼

• 工作程序的功能

• 接受處理客戶的請求

• 將請求以此送入各個功能模組進行處理

• IO呼叫，獲取響應資料

• 與後端伺服器通訊，接收後端伺服器的處理結果

• 快取資料，訪問快取索引，查詢和呼叫快取資料

• 傳送請求結果，響應客戶的請求

• 接收主程式指令，比如重啟、升級和退出等

• 主程序和工作程序之間的通訊

• 工作程序是有主程序生成的，主程序使用fork()函式，在Nginx伺服器啟動過程中主程序根據配置檔案決定啟動工作程序的數量，然後建立一張全域性的工作表用於存放當前未退出的所有的工作程序，主程序生成工作程序後會將新生成的工作程序加入到工作程序表中，並建立一個單向的管道並將其傳遞給工作程序，該管道與普通的管道不同，它是由主程序指向工作程序的單項通道，包含了主程序向工作程序發出的指令、工作程序ID、工作程序在工作程序表中的索引和必要的檔案描述符等資訊。

• 主程序與外界通過訊號機制進行通訊，當接收到需要處理的訊號時，它通過管道向相關的工作程序傳送正確的指令，每個工作程序都有能力捕獲管道中的可讀事件，當管道中有可讀事件的時候，工作程序就會從管道中讀取並解析指令，然後採取相應的執行動作，這樣就完成了主程序與工作程序的互動。

• 工作程序和工作程序之間的通訊

• 工作程序之間的通訊原理基本上和主程序與工作程序之間的通訊是一樣的，只要工作程序之間能夠取得彼此的資訊，建立管道即可通訊，但是由於工作程序之間是完全隔離的，因此一個程序想要直到另外一個程序的狀態資訊就只能通過主程序來設定了。

• 為了實現工作程序之間的互動，主程序在生成工作程序只之後，在工作程序表中進行遍歷，將該新程序的ID以及針對該程序建立的管道控制代碼傳遞給工作程序中的其他程序，為工作程序之間的通訊做準備，當工作程序1向工作程序2傳送指令的時候，首先在主程序給它的其他工作程序工作資訊中找到2的程序ID，然後將正確的指令寫入指向程序2的管道，工作程序2捕獲到管道中的事件後，解析指令並進行相關操作，這樣就完成了工作程序之間的通訊。

4、快取和代理

• 快取

• memcached快取資料庫常用資料

• xcache快取php編譯的結果，可以在多個程序間共享xcode結果

• nginx的快取是快取opcode處理後的結果，避免客戶端請求同一個頁面而導致程式每次都處理一下，即再訪問同一個頁面，直接使用處理後的快取即可直接返回

• 代理

• 正向代理：工作在使用者前端，使用者請求的所有內容都經過代理伺服器。

• 反向代理：工作在伺服器前端，只代理請求伺服器的客戶端請求，被期代理的伺服器叫做“代理伺服器”或者“上游伺服器”。

5、負載均衡

5.1負載均衡的概念及原理

通過反向代理客戶端的請求到一個伺服器群組，通過某種演算法，將客戶端的請求按照自定義的有規律的一種排程排程給後端伺服器。

Nginx的負載均衡使用upstream定義伺服器組，後面跟著組名，組名後面是大括號包起來的是伺服器列表，每個伺服器使用server開頭，後面跟定義的伺服器名字，伺服器IP:PORT、引數

5.2負載均衡的作用

轉發功能：按照一定的演算法【權重、輪詢】，將客戶端請求轉發到不同應用伺服器上，減輕單個伺服器壓力，提高系統併發量。

故障轉移：通過心跳檢測的方式，判斷應用伺服器當前是否可以正常工作，如果伺服器宕掉，自動將請求傳送到其他應用伺服器。

恢復新增：如果檢測到發生故障的應用伺服器恢復工作，自動將其新增到處理使用者請求隊伍中。 

5.3Nginx的upstream支援的排程演算法

• 輪詢（預設）

每個請求按時間順序逐一分配到不同的後端伺服器，如果後端伺服器down掉，能自動刪除。

• 權重（weight）

指定輪詢機率，weight和訪問比率成正比，用於後端伺服器效能不均的情況。

• 雜湊（ip_hash）

每個請求按ip的hash結果分配，這樣每個訪客固定訪問一個後端伺服器，可以解決session保持問題。

• fair（第三方）

可以依據頁面大小和載入時間長短智慧地進行負載均衡，也就是根據後端伺服器的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配，Nginx本身是不支援fair的，如果需要使用這種演算法，必須下載Nginx的upstream_fair模組。

• url_hash（第三方）

按照url的hash結果來分配請求，使每個url定向到同一個後端伺服器，可以進一步提高後端快取伺服器的效率，Nginx本身不支援url_hash，如果需要使用這種演算法，必須下載Nginx的hash軟體包。

• least_conn

根據後端伺服器的連線狀況進行分配客戶請求，連線最少的伺服器將被有限分配客戶端請求。

5.4注意事項

應用系統的高可用性保證，除了提供多臺伺服器來發布相同的服務，新增負載均衡伺服器分發請求來保證各臺伺服器相對飽和的處理請求之外，負載均衡伺服器的高可用性同樣重要。 

 四、詳細設計與實現

1、配置Nginx的負載均衡與分發策略 

具體配置說明

通過上述配置，如果2個分發伺服器效能相同，那麼將通過客戶端IP地址的hash值來分配後端伺服器，實現有條件的負載均衡。

2、其他配置

3、實現效果

略