1.3 准备工作
由于Linux具有免费、使用广泛、商业支持越来越完善等特点，本书将主要针对Linux上运行的Nginx来进行介绍。需要说明的是，本书不是使用手册，而是介绍Nginx作为Web服务器的设计思想，以及如何更有效地使用Nginx达成目的，而这些内容在各操作系统上基本是相通的（除了第9章关于事件驱动方式以及第14章的进程间同步方式在类UNIX操作系统上略有不同以外）。
1.3.1 Linux操作系统
首先我们需要一个内核为Linux 2.6及以上版本的操作系统，因为Linux 2.6及以上内核才支持epoll，而在Linux上使用select或poll来解决事件的多路复用，是无法解决高并发压力问题的。
我们可以使用uname -a命令来查询Linux内核版本，例如：
:wehf2wng001:root > uname -a
Linux wehf2wng001 2.6.18-128.el5 #1 SMP Wed Jan 21 10:41:14 EST 2009 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
执行结果表明内核版本是2.6.18，符合我们的要求。
1.3.2 使用Nginx的必备软件
如果要使用Nginx的常用功能，那么首先需要确保该操作系统上至少安装了如下软件。
（1）GCC编译器
GCC（GNU Compiler Collection）可用来编译C语言程序。Nginx不会直接提供二进制可执行程序（1.2.x版本中已经开始提供某些操作系统上的二进制安装包了，不过，本书探讨如何开发Nginx模块是必须通过直接编译源代码进行的），这有许多原因，本章后面会详述。我们可以使用最简单的yum方式安装GCC，例如：
yum install -y gcc
GCC是必需的编译工具。在第3章会提到如何使用C++来编写Nginx HTTP模块，这时就需要用到G++编译器了。G++编译器也可以用yum安装，例如：
yum install -y gcc-c++
Linux上有许多软件安装方式，yum只是其中比较方便的一种，其他方式这里不再赘述。
（2）PCRE库
PCRE（Perl Compatible Regular Expressions，Perl兼容正则表达式）是由Philip Hazel开发的函数库，目前为很多软件所使用，该库支持正则表达式。它由RegEx演化而来，实际上，Perl正则表达式也是源自于Henry Spencer写的RegEx。
如果我们在配置文件nginx.conf里使用了正则表达式，那么在编译Nginx时就必须把PCRE库编译进Nginx，因为Nginx的HTTP模块要靠它来解析正则表达式。当然，如果你确认不会使用正则表达式，就不必安装它。其yum安装方式如下：
yum install -y pcre pcre-devel
pcre-devel是使用PCRE做二次开发时所需要的开发库，包括头文件等，这也是编译Nginx所必须使用的。
（3）zlib库
zlib库用于对HTTP包的内容做gzip格式的压缩，如果我们在nginx.conf里配置了gzip on，并指定对于某些类型（content-type）的HTTP响应使用gzip来进行压缩以减少网络传输量，那么，在编译时就必须把zlib编译进Nginx。其yum安装方式如下：
yum install -y zlib zlib-devel
同理，zlib是直接使用的库，zlib-devel是二次开发所需要的库。
（4）OpenSSL开发库
如果我们的服务器不只是要支持HTTP，还需要在更安全的SSL协议上传输HTTP，那么就需要拥有OpenSSL了。另外，如果我们想使用MD5、SHA1等散列函数，那么也需要安装它。其yum安装方式如下：
yum install -y openssl openssl-devel
上面所列的4个库只是完成Web服务器最基本功能所必需的。
Nginx是高度自由化的Web服务器，它的功能是由许多模块来支持的。而这些模块可根据我们的使用需求来定制，如果某些模块不需要使用则完全不必理会它。同样，如果使用了某个模块，而这个模块使用了一些类似zlib或OpenSSL等的第三方库，那么就必须先安装这些软件。
1.3.3 磁盘目录
要使用Nginx，还需要在Linux文件系统上准备以下目录。
（1）Nginx源代码存放目录
该目录用于放置从官网上下载的Nginx源码文件，以及第三方或我们自己所写的模块源代码文件。
（2）Nginx编译阶段产生的中间文件存放目录
该目录用于放置在configure命令执行后所生成的源文件及目录，以及make命令执行后生成的目标文件和最终连接成功的二进制文件。默认情况下，configure命令会将该目录命名为objs，并放在Nginx源代码目录下。
（3）部署目录
该目录存放实际Nginx服务运行期间所需要的二进制文件、配置文件等。默认情况下，该目录为/usr/local/nginx。
（4）日志文件存放目录
日志文件通常会比较大，当研究Nginx的底层架构时，需要打开debug级别的日志，这个级别的日志非常详细，会导致日志文件的大小增长得极快，需要预先分配一个拥有更大磁盘空间的目录。
1.3.4 Linux内核参数的优化
由于默认的Linux内核参数考虑的是最通用的场景，这明显不符合用于支持高并发访问的Web服务器的定义，所以需要修改Linux内核参数，使得Nginx可以拥有更高的性能。
在优化内核时，可以做的事情很多，不过，我们通常会根据业务特点来进行调整，当Nginx作为静态Web内容服务器、反向代理服务器或是提供图片缩略图功能（实时压缩图片）的服务器时，其内核参数的调整都是不同的。这里只针对最通用的、使Nginx支持更多并发请求的TCP网络参数做简单说明。
首先，需要修改/etc/sysctl.conf来更改内核参数。例如，最常用的配置：
fs.file-max = 999999
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 61000
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 32768 262142
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 32768 262142
net.core.netdev_max_backlog = 8096
net.core.rmem_default = 262144
net.core.wmem_default = 262144
net.core.rmem_max = 2097152
net.core.wmem_max = 2097152
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn.backlog=1024
然后执行sysctl -p命令，使上述修改生效。
上面的参数意义解释如下：
file-max：这个参数表示进程（比如一个worker进程）可以同时打开的最大句柄数，这个参数直接限制最大并发连接数，需根据实际情况配置。
tcp_tw_reuse：这个参数设置为1，表示允许将TIME-WAIT状态的socket重新用于新的TCP连接，这对于服务器来说很有意义，因为服务器上总会有大量TIME-WAIT状态的连接。
tcp_keepalive_time：这个参数表示当keepalive启用时，TCP发送keepalive消息的频度。默认是2小时，若将其设置得小一些，可以更快地清理无效的连接。
tcp_fin_timeout：这个参数表示当服务器主动关闭连接时，socket保持在FIN-WAIT-2状态的最大时间。
tcp_max_tw_buckets：这个参数表示操作系统允许TIME_WAIT套接字数量的最大值，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。该参数默认为180 000，过多的TIME_WAIT套接字会使Web服务器变慢。
tcp_max_syn_backlog：这个参数表示TCP三次握手建立阶段接收SYN请求队列的最大长度，默认为1024，将其设置得大一些可以使出现Nginx繁忙来不及accept新连接的情况时，Linux不至于丢失客户端发起的连接请求。
ip_local_port_range：这个参数定义了在UDP和TCP连接中本地（不包括连接的远端）端口的取值范围。
net.ipv4.tcp_rmem：这个参数定义了TCP接收缓存（用于TCP接收滑动窗口）的最小值、默认值、最大值。
net.ipv4.tcp_wmem：这个参数定义了TCP发送缓存（用于TCP发送滑动窗口）的最小值、默认值、最大值。
netdev_max_backlog：当网卡接收数据包的速度大于内核处理的速度时，会有一个队列保存这些数据包。这个参数表示该队列的最大值。
rmem_default：这个参数表示内核套接字接收缓存区默认的大小。
wmem_default：这个参数表示内核套接字发送缓存区默认的大小。
rmem_max：这个参数表示内核套接字接收缓存区的最大大小。
wmem_max：这个参数表示内核套接字发送缓存区的最大大小。
注意 滑动窗口的大小与套接字缓存区会在一定程度上影响并发连接的数目。每个TCP连接都会为维护TCP滑动窗口而消耗内存，这个窗口会根据服务器的处理速度收缩或扩张。
参数wmem_max的设置，需要平衡物理内存的总大小、Nginx并发处理的最大连接数量（由nginx.conf中的worker_processes和worker_connections参数决定）而确定。当然，如果仅仅为了提高并发量使服务器不出现Out Of Memory问题而去降低滑动窗口大小，那么并不合适，因为滑动窗口过小会影响大数据量的传输速度。rmem_default、wmem_default、rmem_max、wmem_max这4个参数的设置需要根据我们的业务特性以及实际的硬件成本来综合考虑。
tcp_syncookies：该参数与性能无关，用于解决TCP的SYN攻击。
1.3.5 获取Nginx源码
可以在Nginx官方网站（http://nginx.org/en/download.html）获取Nginx源码包。将下载的nginx-1.0.14.tar.gz源码压缩包放置到准备好的Nginx源代码目录中，然后解压。例如：
tar -zxvf nginx-1.0.14.tar.gz
本书编写时的Nginx最新稳定版本为1.0.14（如图1-2所示），本书后续部分都将以此版本作为基准。当然，本书将要说明的Nginx核心代码一般不会有改动（否则大量第三方模块的功能就无法保证了），即使下载其他版本的Nginx源码包也不会影响阅读本书。
