第1章 Nginx介绍

1.1 什么是nginx

Nginx（“engine X”）是一个开源的，支持高性能、高并发的www服务和代理服务软件。它是由俄罗斯人Igor Sysoev开发的，最初被应用在俄罗斯的大型网站www. rambler.ru上，后来作者将源代码以类BSD许可证的形式开源出来供全球使用。

Nginx因具有高并发（特别是静态资源）、占用系统资源少等特性，且功能丰富而逐渐流行起来。（静态小文件）

在功能应用方面，Nginx不但是是一个优秀的web服务软件，还具有反向代理负载均衡功能和缓存服务功能。在反向代理负载均衡功能方面，它类似于大名鼎鼎的LVS负载均衡及Haproxy等专业代理软件，但是Nginx部署起来更为简单方便；在缓存服务功能方面，他又类似于Squid等专业的缓存服务软件。

Nginx可以运行在UNIX、Linux、BSD、Mac OS X、Solaris，以及Windows等操作系统中。随着Nginx在国内很多大型网站中的稳定高效运行，近两年它也逐渐被越来越多的中小型网站所使用。当前流行的Nginx Web组合被称为LNMP或LEMP（即Linux/Nginx/Mysql/PHP），其中LEMP里的E取自Nginx（“engine X”）。

Nginx的官方介绍见http://nginx.org/en/。

1.2 Nginx的重要特性及应用场合

1.2.1 Nginx的重要特性

Nginx在诞生之初的功能较弱，随着近几年各种功能特性逐渐增多并且日趋成熟，很多大型网站也卸了一些功能模块并开源出来，这使得Nginx变得越来越强大了。

• Nginx具备如下基本特性：

1. 可针对静态资源高速高并发访问及缓存
2. 可使用反向代理加速，并且可进行数据缓存
3. 具有简单的负载均衡，节点健康检查和容错功能
4. 支持远程fastcgi服务的缓存加速
5. 支持FastCGI、Uwsgi、SCGI、Memcached Servers的加速和缓存
6. 支持SSL、TLS、SNI
7. 具有模块化的架构：过滤器包括gzip压缩、ranges支持、chunked相应、XSLT、SSI及图形缩放等功能，在SSI过滤器中，一个包含多个SSI的页面如果经由FastCGI或反向代理处理，可被并行处理。

• 它所具备的其他www服务特性如下：

1. 支持基于域名、端口和IP的多虚拟主机站点
2. 支持Keep-alive和pipelined连接
3. 可进行简单、方便、灵活的配置和管理
4. 支持修改Nginx配置，并且在代码上线时可平滑重启，不中断业务访问
5. 可自定义访问日志格式，临时缓冲写日志操作，快速日志轮询及通过rsyslog处理日志
6. 可利用信号控制Nginx进程
7. 支持3xx-5xx HTTP状态码重定向
8. 支持rewrite模块，支持URI重写及正则表达式匹配
9. 支持基于客户端IP地址和HTTP基本认证的访问控制
10. 支持PUT、DELETE、MKCOL、COPY及MOVE等较特殊的HTTP请求方法
11. 支持FLV流和MP4流技术产品应用
12. 支持HTTP响应速率限制
13. 支持同一IP地址的并发连接或请求数限制
14. 支持邮件服务代理

• 面试时回答Nginx HTTP服务器的特色及优点：

1. 支持高并发：能支持几万并发连接（特别是静态小文件业务环境）
2. 资源消耗少：在3万并发连接下，开启10个Nginx线程小号的内存不到200MB
3. 可以做HTTP反向代理及加速缓冲，即负载均衡功能，内置对RS节点服务器健康检查功能，这相当于专业的Haproxy软件或LVS的功能
4. 具备Squid等专业缓存软件的缓存功能
5. 支持异步网络I/O事件模型epoll（Linux 2.6+）

总结：高并发-->资源消耗少-->功能多样(web服务/负载均衡/支持缓存)-->通讯模型先进(epoll)

1.2.2 Nginx软件的主要企业功能应用

Nginx的三大功能（web服务、反向代理或负载均衡服务、前端业务数据缓存服务）是国内使用Nginx的主要场景，特别是前两个。

• 作为web服务软件

Nginx是一个支持高性能、高并发的web服务软件，它具有很多优秀的特性，作为web服务器与Apache相比：Nginx能够支持更多的并发连接访问，但占用的资源确更少，效率更高；在功能上也强大了很多，几乎不逊色于Apache。

• 反向代理或负载均衡服务

在反向代理或负载均衡服务方面，Nginx可以作为web服务、PHP等动态服务及Memcached缓存的代理服务器，它具有类似专业反向代理软件（如Haproxy）的功能，同时也是一个优秀的邮件代理服务软件（最早开发这个产品的目的之一就是作为邮件代理服务），同时Nginx 1.9.0版本后已开始支持TCP代理。

• 前端业务数据缓冲服务

在web缓冲服务方面，Nginx可通过自身的proxy_cache模块实现类Squid等专业缓存软件的功能。

第2章 Nginx web服务

2.1 Nginx web服务介绍

Nginx安装简单，配置文件简洁，而且配置灵活，越来越多的网站开始使用，如淘宝、阿里、京东、小米、网易、新浪、赶集等。

• Nginx作为Web服务器的主要应用场景包括：

1. 使用Nginx运行HTML、JS、CSS、小图片等静态数据（此功能类似Lighttpd软件）
2. Nginx结合FastCGI运行PHP等动态程序（例如使用fastcgi_pass方式）
3. Nginx结合Tomcat/Resin等支持Java动态程序（常用proxy_pass方式）

2.2 Nginx与其他web软件的对比说明

2.2.1 Nginx软件特点

• 基于异步网络I/O模型（epoll、kqueue）
• 具备支持高性能，高并发的特性，并发连接可达数万
• 对小文件（小于1MB的静态文件）高并发支持很好，性能很高
• 不支持类似Apache的DSO模式，扩展库必须编译进主程序（缺点）
• 进程占用系统资源比较低
• 支持web、反向代理、前端缓存三大重点功能，并且都很优秀

2.2.2 Apache软件特点

• Apache 2.2版本非常稳定强大
• Prefork模式取消了进程创建开销，性能很高
• 处理动态业务数据时，因关联到后端的引擎和数据库，瓶颈不在Apache上
• 高并发时消耗系统资源相对多一些
• 基于传统的select模型，高并发能力有限
• 支持扩展库，可通过DSO、apxs的方法编译安装额外的插件功能，不需要重新编译Apache
• 功能多，更稳定，更安全，插件也多

2.2.3 Lighttpd软件特点

• 基于异步网络I/O模型，性能、并发都与Nginx相近
• 扩展库是SO模式，比Nginx灵活
• 安全性没有Apache和Nginx好
• 通过插件（mod_secdownload）可实现文件URL地址加密（优点）
• 社区不活跃，市场份额较低

2.3 web服务产品性能对比测试

上图为web服务产品在静态数据访问性能上的对比，从上图可以看出：处理静态小文件（小于1MB）时，Nginx和Lighttpd比Apache更有优势，Nginx处理小文件的优势明显，Lighttpd综合最强。

上图为各类web服务器在动态数据性能上的对比，从上图可以看出：在处理动态数据时，三者的差距不大，Apache更有优势一点，这是因为处理动态数据的能力取决于PHP（Java）和后端数据库的服务能力，也就是说瓶颈不在web服务器上。一般情况下普通PHP引擎支持的并发连接参考值为300-1000，Java引擎和数据库的并发连接参考值为300-1500。

2.4 Nginx总体性能比Apache高的原因

Nginx使用最新的epoll（Linux 2.6 内核）和kqueue（freeBSD）异步网络I/O模型，而Apache使用的是传统的Select模型。目前Linux下能够承受高并发访问的Squid、Memcached软件采用的都是epoll模型，处理大量连接的读写时，Apache所采用的select网络I/O模型比较低效。

2.4.1 Select模型和epoll模型的区别

select的调用复杂度是线性的，即O(n)。select模型会将所有的网络I/O事件遍历一遍后，再将要处理的网络I/O事件进行处理，而epoll会定义一个“监控点”，当有网络I/O事件时，事件会被记录在“监控点”内，而epoll定期查看“监控点”，如果有要执行的事件则直接执行事件。因此epoll的这种机制能够高效地处理成千上万的并发连接，而且性能不会随着连接数增加而下降太多。

• Apache select和Nginx epoll的技术对比：

2.5 如何正确选择web服务器

在实际工作中我们要根据业务需求来选择合适的业务服务软件，建议如下：

• 静态业务：若是高并发场景尽量采用Nginx或Lighttpd，二者首选Nginx
• 动态业务：理论上采用Nginx和Apache均可，建议选择Nginx，为了避免相同业务的服务软件多样化，增减额外维护成本。动态业务可以由Nginx兼做前端代理，再根据页面元素的类型或目录转发到后端相应的服务器进行处理。
• 既有静态业务又有动态业务：采用Nginx