nginx介绍及其原理

nginx是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like协议下发行。

nginx由俄罗斯程序设计师lgor Sysoev所开发，最初供俄国大型的入口网站及搜寻引擎Rambler使用。

第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、实列配置文件和低系统资源的消耗而闻名。2011年6月1日，nginx 1.0.4发布

nginx的特点是占有较小内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用nginx网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯等。

2、nginx的优点和缺点

2.1、nginx的特性

nginx是一个很牛的高性能web和方向代理服务器，它具有很多非常优越的特性：

在高连接的并发的情况下，nginx是Apache服务器不错的替代品，能够支持高达50000个并发连接数的响应。
使用epoll and kqueue作为开发模型
nginx作为负载均衡服务器：nginx既可以在内部直接支持和PHP程序对外进行服务，也可以支持作为HTTP代理服务器对外进行服务
nginx采用C进行编写，不论系统资源开销还是CPU使用率都比Perlbal要好很多

2.2、nginx的优点

高并发连接：官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2-3万并发连接数
内存消耗少：在3万并发连接下，开启的10个nginx进程才消耗150M内存
配置非常简单：风格跟程序一样通俗易懂
成本低廉
支持Rewrite重写规则：能够根据域名、URL的不同，将HTTP请求分到不同的后端服务群组
内置的健康检查功能：如果Nginx Proxy后端的某Web服务器出问题，不会影响前端的访问
节省宽带
稳定性高
模块化设计：模块可以动态编译
外围支持好：文档全、二次开发模块较多
支持热部署：可以不停重载配置文件
支持驱动、AIO、mmap等性能优化

3、nginx的功能及其应用类别

3.1、nginx的基本功能

静态资源的web服务器，能缓存打开的文件描述符
http、smtp、pop3协议的反向代理服务器
缓存加速、负载均衡
支持FastCGI，uWSGI等
模块化，过滤zip、SSI及图像的大小调整
支持SSL

3.2、nginx的扩展功能

基于名称和Ip的虚拟机
支持keepalive
支持平滑升级
定制访问日志、支持使用日志缓冲区提高日志存储性能
支持URL重写
支持路径别名
支持基于IP及用户的访问控制
支持速率限制，支持并发数限制

3.3、nginx的应用类别

使用nginx结合FastCGI运行PHP、JSP、Perl等程序
使用nginx作反向代理、负载均衡、规则过滤
使用nginx运行静态HTML网页、图片
nginx与其他的新技术结合应用

4、nginx的模块和工作原理

ngin由内核模块组成。其中，内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，仅仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个location block,而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同模块去完成相应工作。

4.1、nginx的模块分类

nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块

HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块等属于核心模块
HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Access Key模块属于第三方

nginx模块从功能上分为三类，分别是：

Handlers(处理模块)。此类模块直接处理请求，并且进行输出内容和修改headers信息等操作。handers处理器模块一般只有一个
Filters(过滤模块)。此类模块主要对其他处理器模块输出内容进行修改操作，最后由nginx输出
Proxies(代理器模块)。就是nginx的HTTP Upstream之类的模块，这类模块一般主要与后端一些服务比如fastcgi等操作交互，实现服务代理和负载均衡等功能

nginx模块分为：核心模块、事件模块、标准模块、可选Http模块、邮件模块、第三方模块和补丁等

nginx基本模块：所谓基本模块，就是值nginx的功能模块，他们提供指令，允许你使用定义nginx基本功能的变量，在编译时不能被禁用，包括：
- 核心模块：基本功能指令
- 事件模块：nginx网络使用能力
- 配置模块：提供包含机制

4.2、nginx的工作原理

nginx的模块直接编译进ngin,因此属于静态编译方式。

启动nginx后，nginx的模块被自动加载，与Apache不一样，首先将模块编译为一个so文件，然后在配置文件中指定是否进行加载。

在解析配置文件时，nginx 的每个模块都有可能去处理某个请求，但同一个处理请求只能一个模块来完成。

nginx的进程架构：

启动nginx时，会启动一个Master进程，这个进程不处理任何客户端的请求，主要来产生worker进程，一个worker线程用来处理n个request。

下图演示了nginx模块一次常规的HTTP请求和响应过程