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nginx详解

简介: Nginx 概述 HTTP基础功能: 处理静态文件,索引文件以及自动索引; 反向代理加速(无缓存),简单的负载均衡和容错; FastCGI,简单的负载均衡和容错; 模块化的结构。
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Nginx 概述

HTTP基础功能:

  • 处理静态文件,索引文件以及自动索引;
  • 反向代理加速(无缓存),简单的负载均衡和容错;
  • FastCGI,简单的负载均衡和容错;
  • 模块化的结构。过滤器包括gzipping, byte ranges, chunked responses, 以及 SSI-filter 。在SSI过滤器中,到同一个 proxy 或者 FastCGI 的多个子请求并发处理;
  • SSL 和 TLS SNI 支持;

IMAP/POP3 代理服务功能:

  • 使用外部 HTTP 认证服务器重定向用户到 IMAP/POP3 后端;
  • 使用外部 HTTP 认证服务器认证用户后连接重定向到内部的 SMTP 后端;
  • 认证方法:
    • POP3: POP3 USER/PASS, APOP, AUTH LOGIN PLAIN CRAM-MD5;
    • IMAP: IMAP LOGIN;
    • SMTP: AUTH LOGIN PLAIN CRAM-MD5;
  • SSL 支持;
  • 在 IMAP 和 POP3 模式下的 STARTTLS 和 STLS 支持;

支持的操作系统:

  • FreeBSD 3.x, 4.x, 5.x, 6.x i386; FreeBSD 5.x, 6.x amd64;
  • Linux 2.2, 2.4, 2.6 i386; Linux 2.6 amd64;
  • Solaris 8 i386; Solaris 9 i386 and sun4u; Solaris 10 i386;
  • MacOS X (10.4) PPC;

结构与扩展:

  • 一个主进程和多个工作进程。工作进程是单线程的,且不需要特殊授权即可运行;
  • kqueue (FreeBSD 4.1+), epoll (Linux 2.6+), rt signals (Linux 2.2.19+), /dev/poll (Solaris 7 11/99+), select, 以及 poll 支持;
  • kqueue支持的不同功能包括 EV_CLEAR, EV_DISABLE (临时禁止事件), NOTE_LOWAT, EV_EOF, 有效数据的数目,错误代码;
  • sendfile (FreeBSD 3.1+), sendfile (Linux 2.2+), sendfile64 (Linux 2.4.21+), 和 sendfilev (Solaris 8 7/01+) 支持;
  • 输入过滤 (FreeBSD 4.1+) 以及 TCP_DEFER_ACCEPT (Linux 2.4+) 支持;
  • 10,000 非活动的 HTTP keep-alive 连接仅需要 2.5M 内存。
  • 最小化的数据拷贝操作;

其他HTTP功能:

  • 基于IP 和名称的虚拟主机服务;
  • Memcached 的 GET 接口;
  • 支持 keep-alive 和管道连接;
  • 灵活简单的配置;
  • 重新配置和在线升级而无须中断客户的工作进程;
  • 可定制的访问日志,日志写入缓存,以及快捷的日志回卷;
  • 4xx-5xx 错误代码重定向;
  • 基于 PCRE 的 rewrite 重写模块;
  • 基于客户端 IP 地址和 HTTP 基本认证的访问控制;
  • PUT, DELETE, 和 MKCOL 方法;
  • 支持 FLV (Flash 视频);
  • 带宽限制;

实验特性:

  • 内嵌的 perl

  • 通过 aio_read()/aio_write() 的套接字工作的实验模块,仅在 FreeBSD 下。

  • 对线程的实验化支持,FreeBSD 4.x 的实现基于 rfork()

为什么选择Nginx

Nginx 是一个高性能的 Web 和反向代理服务器, 它具有有很多非常优越的特性:

  • 作为 Web 服务器:相比 Apache,Nginx 使用更少的资源,支持更多的并发连接,体现更高的效率,这点使 Nginx 尤其受到虚拟主机提供商的欢迎。能够支持高达 50,000 个并发连接数的响应,感谢 Nginx 为我们选择了 epoll and kqueue 作为开发模型.

  • 作为负载均衡服务器:Nginx 既可以在内部直接支持 RailsPHP,也可以支持作为 HTTP代理服务器 对外进行服务。Nginx 用 C 编写, 不论是系统资源开销还是 CPU 使用效率都比 Perlbal 要好的多。

  • 作为邮件代理服务器: Nginx 同时也是一个非常优秀的邮件代理服务器(最早开发这个产品的目的之一也是作为邮件代理服务器),Last.fm 描述了成功并且美妙的使用经验。

  • Nginx 安装非常的简单,配置文件 非常简洁(还能够支持perl语法),Bugs非常少的服务器: Nginx 启动特别容易,并且几乎可以做到7*24不间断运行,即使运行数个月也不需要重新启动。你还能够在 不间断服务的情况下进行软件版本的升级

安装Nginx

 

预先编译好的安装包

Nginx在一些Linux发行版和BSD的各个变种版本的安装包仓库中都会有,通过各个系统自带的软件包管理方法即可安装。需要注意的是,很多预先编译好的安装包都比较陈旧,大多数情况下还是推荐直接从源码编译。

 

官方源代码下载

点击下载源代码

 

使用源代码进行构建

Nginx 使用 Unix 下常用的 './configure && make && make install' 过程来编译安装。

configure 脚本确定系统所具有一些特性,特别是 nginx 用来处理连接的方法。然后,它创建 Makefile 文件。

configure 支持下面的选项:

--prefix= - Nginx安装路径。如果没有指定,默认为 /usr/local/nginx。

--sbin-path= - Nginx可执行文件安装路径。只能安装时指定,如果没有指定,默认为/sbin/nginx。

--conf-path= - 在没有给定-c选项下默认的nginx.conf的路径。如果没有指定,默认为/conf/nginx.conf。

--pid-path= - 在nginx.conf中没有指定pid指令的情况下,默认的nginx.pid的路径。如果没有指定,默认为 /logs/nginx.pid。

--lock-path= - nginx.lock文件的路径。

--error-log-path= - 在nginx.conf中没有指定error_log指令的情况下,默认的错误日志的路径。如果没有指定,默认为 /logs/error.log。

--http-log-path= - 在nginx.conf中没有指定access_log指令的情况下,默认的访问日志的路径。如果没有指定,默认为 /logs/access.log。

--user= - 在nginx.conf中没有指定user指令的情况下,默认的nginx使用的用户。如果没有指定,默认为 nobody。

--group= - 在nginx.conf中没有指定user指令的情况下,默认的nginx使用的组。如果没有指定,默认为 nobody。

--builddir=DIR - 指定编译的目录

--with-rtsig_module - 启用 rtsig 模块

--with-select_module --without-select_module - Whether or not to enable the select module. This module is enabled by default if a more suitable method such as kqueue, epoll, rtsig or /dev/poll is not discovered by configure.

//允许或不允许开启SELECT模式,如果 configure 没有找到更合适的模式,比如:kqueue(sun os),epoll (linux kenel 2.6+), rtsig(实时信号)或者/dev/poll(一种类似select的模式,底层实现与SELECT基本相 同,都是采用轮训方法) SELECT模式将是默认安装模式

--with-poll_module --without-poll_module - Whether or not to enable the poll module. This module is enabled by default if a more suitable method such as kqueue, epoll, rtsig or /dev/poll is not discovered by configure.

--with-http_ssl_module - Enable ngx_http_ssl_module. Enables SSL support and the ability to handle HTTPS requests. Requires OpenSSL. On Debian, this is libssl-dev.

//开启HTTP SSL模块,使NGINX可以支持HTTPS请求。这个模块需要已经安装了OPENSSL,在DEBIAN上是libssl

--with-http_realip_module - 启用 ngx_http_realip_module

--with-http_addition_module - 启用 ngx_http_addition_module

--with-http_sub_module - 启用 ngx_http_sub_module

--with-http_dav_module - 启用 ngx_http_dav_module

--with-http_flv_module - 启用 ngx_http_flv_module

--with-http_stub_status_module - 启用 "server status" 页

--without-http_charset_module - 禁用 ngx_http_charset_module

--without-http_gzip_module - 禁用 ngx_http_gzip_module. 如果启用,需要 zlib 。

--without-http_ssi_module - 禁用 ngx_http_ssi_module

--without-http_userid_module - 禁用 ngx_http_userid_module

--without-http_access_module - 禁用 ngx_http_access_module

--without-http_auth_basic_module - 禁用 ngx_http_auth_basic_module

--without-http_autoindex_module - 禁用 ngx_http_autoindex_module

--without-http_geo_module - 禁用 ngx_http_geo_module

--without-http_map_module - 禁用 ngx_http_map_module

--without-http_referer_module - 禁用 ngx_http_referer_module

--without-http_rewrite_module - 禁用 ngx_http_rewrite_module. 如果启用需要 PCRE 。

--without-http_proxy_module - 禁用 ngx_http_proxy_module

--without-http_fastcgi_module - 禁用 ngx_http_fastcgi_module

--without-http_memcached_module - 禁用 ngx_http_memcached_module

--without-http_limit_zone_module - 禁用 ngx_http_limit_zone_module

--without-http_empty_gif_module - 禁用 ngx_http_empty_gif_module

--without-http_browser_module - 禁用 ngx_http_browser_module

--without-http_upstream_ip_hash_module - 禁用 ngx_http_upstream_ip_hash_module

--with-http_perl_module - 启用 ngx_http_perl_module

--with-perl_modules_path=PATH - 指定 perl 模块的路径

--with-perl=PATH - 指定 perl 执行文件的路径

--http-log-path=PATH - Set path to the http access log

--http-client-body-temp-path=PATH - Set path to the http client request body temporary files

--http-proxy-temp-path=PATH - Set path to the http proxy temporary files

--http-fastcgi-temp-path=PATH - Set path to the http fastcgi temporary files

--without-http - 禁用 HTTP server

--with-mail - 启用 IMAP4/POP3/SMTP 代理模块

--with-mail_ssl_module - 启用 ngx_mail_ssl_module

--with-cc=PATH - 指定 C 编译器的路径

--with-cpp=PATH - 指定 C 预处理器的路径

--with-cc-opt=OPTIONS - Additional parameters which will be added to the variable CFLAGS. With the use of the system library PCRE in FreeBSD, it is necessary to indicate --with-cc-opt="-I /usr/local/include". If we are using select() and it is necessary to increase the number of file descriptors, then this also can be assigned here: --with-cc-opt="-D FD_SETSIZE=2048".

--with-ld-opt=OPTIONS - Additional parameters passed to the linker. With the use of the system library PCRE in FreeBSD, it is necessary to indicate --with-ld-opt="-L /usr/local/lib".

--with-cpu-opt=CPU - 为特定的 CPU 编译,有效的值包括:pentium, pentiumpro, pentium3, pentium4, athlon, opteron, amd64, sparc32, sparc64, ppc64

--without-pcre - 禁止 PCRE 库的使用。同时也会禁止 HTTP rewrite 模块。在 "location" 配置指令中的正则表达式也需要 PCRE 。

--with-pcre=DIR - 指定 PCRE 库的源代码的路径。

--with-pcre-opt=OPTIONS - Set additional options for PCRE building.

--with-md5=DIR - Set path to md5 library sources.

--with-md5-opt=OPTIONS - Set additional options for md5 building.

--with-md5-asm - Use md5 assembler sources.

--with-sha1=DIR - Set path to sha1 library sources.

--with-sha1-opt=OPTIONS - Set additional options for sha1 building.

--with-sha1-asm - Use sha1 assembler sources.

--with-zlib=DIR - Set path to zlib library sources.

--with-zlib-opt=OPTIONS - Set additional options for zlib building.

--with-zlib-asm=CPU - Use zlib assembler sources optimized for specified CPU, valid values are: pentium, pentiumpro

--with-openssl=DIR - Set path to OpenSSL library sources

--with-openssl-opt=OPTIONS - Set additional options for OpenSSL building

--with-debug - 启用调试日志

--add-module=PATH - Add in a third-party module found in directory PATH

在不同版本间,选项可能会有些许变化,请总是使用 ./configure --help 命令来检查一下当前的选项列表。

示例 (最好能在同一行):

    ./configure \        --sbin-path=/usr/local/nginx/nginx \        --conf-path=/usr/local/nginx/nginx.conf \        --pid-path=/usr/local/nginx/nginx.pid \        --with-http_ssl_module \        --with-pcre=../pcre-4.4 \        --with-zlib=../zlib-1.1.3

Ubuntu/debian 上的示例,需要预先安装 libgcrypt11-dev, libpcre3-dev 和 libssl-dev (选择 --with-md5 或 --with-sha1 中的一个, 但不能都选; 在 debian 和 ubuntu 上, 它们应该都指向 /usr/lib)

     ./configure --with-openssl=/usr/lib/ssl/ --with-md5=/usr/lib

Ubuntu Edgy 的一个 0.5.2 版本的 .deb 包可以在这里下载: nginx_0.5.2-1_i386.deb.

(注: 根据 October 2006 message 的消息,md5 在一个现在不再使用的 http 缓存模块中用到,而 sha1 用在一个未完成的 mysql 库模块,所以它们当前都不是必须的)

 

运行和控制 Nginx - 命令行参数和信号

不像许多其他软件系统,Nginx 仅有数个命令行参数,完全通过配置文件来配置(想象一下)。

 

选项

-c /to/config> 为 Nginx 指定一个配置文件,来代替缺省的。

-t 不运行,而仅仅测试配置文件。nginx 将检查配置文件的语法的正确性,并尝试打开配置文件中所引用到的文件。

-v 显示 nginx 的版本。

-V 显示 nginx 的版本,编译器版本和配置参数。

示例

/usr/bin/nginx -t -c ~/mynginx.conf

 

通过系统的信号控制 Nginx

可以使用信号系统来控制主进程。默认,nginx 将其主进程的 pid 写入到 /usr/local/nginx/logs/nginx.pid 文件中。通过传递参数给 ./configure 或使用 pid 指令,来改变该文件的位置。

主进程可以处理以下的信号:

TERM, INT

快速关闭

QUIT

从容关闭

HUP

重载配置
用新的配置开始新的工作进程
从容关闭旧的工作进程

USR1

重新打开日志文件

USR2

平滑升级可执行程序。

WINCH

从容关闭工作进程

尽管你不必自己操作工作进程,但是,它们也支持一些信号:

TERM, INT

快速关闭

QUIT

从容关闭

USR1

重新打开日志文件

使用信号加载新的配置

Nginx 支持几个信号,能在它运行时控制其操作。其中最普通的是 15 ,用来中止运行的进程:

# ps aux | egrep '(PID|nginx)'USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMANDroot      2213  0.0  0.0   6784  2036 ?        Ss   03:01   0:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx -c /etc/nginx/nginx.conf
# kill -15 2213

而最有趣的是能平滑改变 nginx 配置的选项(请注意,在重载前,要先测试一下配置文件):

# nginx -t -c /etc/nginx/nginx.conf2006/09/16 13:07:10 [info] 15686#0: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok2006/09/16 13:07:10 [info] 15686#0: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf was tested successfully
# ps aux | egrep '(PID|nginx)'
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 2213 0.0 0.0 6784 2036 ? Ss 03:01 0:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx -c /etc/nginx/nginx.conf
# kill -HUP 2213

当 nginx 接收到 HUP 信号,它会尝试先解析配置文件(如果指定配置文件,就使用指定的,否则使用默认的),成功的话,就应用新的配置文件(例如:重新打开日志文件或监听的套接 字)。之后,nginx 运行新的工作进程并从容关闭旧的工作进程。通知工作进程关闭监听套接字但是继续为当前连接的客户提供服务。所有客户端的服务完成后,旧的工作进程被关闭。 如果新的配置文件应用失败,nginx 将继续使用旧的配置进行工作。

平滑升级到新的二进制代码

你可以在不中断服务的情况下 - 新的请求也不会丢失,使用新的 nginx 可执行程序替换旧的(当升级新版本或添加/删除服务器模块时)。

首先,使用新的可执行程序替换旧的(最好做好备份),然后,发送 USR2 (kill -USR2 pid)信号给主进程。主进程将重命名它的 .pid 文件为 .oldbin (比如:/usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin),然后执行新的可执行程序,依次启动新的主进程和新的工作进程:

  PID  PPID USER    %CPU   VSZ WCHAN  COMMAND33126     1 root     0.0  1164 pause  nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx33134 33126 nobody   0.0  1368 kqread nginx: worker process (nginx)
33135 33126 nobody 0.0 1380 kqread nginx: worker process (nginx)
33136 33126 nobody 0.0 1368 kqread nginx: worker process (nginx)
36264 33126 root 0.0 1148 pause nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
36265 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36266 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36267 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)

在这时,两个 nginx 实例会同时运行,一起处理输入的请求。要逐步停止旧的实例,你必须发送 WINCH 信号给旧的主进程,然后,它的工作进程就将开始从容关闭:

  PID  PPID USER    %CPU   VSZ WCHAN  COMMAND33126     1 root     0.0  1164 pause  nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx33135 33126 nobody   0.0  1380 kqread nginx: worker process is shutting down (nginx)
36264 33126 root 0.0 1148 pause nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
36265 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36266 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36267 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)

一段时间后,旧的工作进程处理了所有已连接的请求后退出,就仅由新的工作进程来处理输入的请求了:

  PID  PPID USER    %CPU   VSZ WCHAN  COMMAND33126     1 root     0.0  1164 pause  nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx36264 33126 root     0.0  1148 pause  nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
36265 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36266 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36267 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)

这时,因为旧的服务器还尚未关闭它监听的套接字,所以,通过下面的几步,你仍可以恢复旧的服务器:

  • 发送 HUP 信号给旧的主进程 - 它将在不重载配置文件的情况下启动它的工作进程
  • 发送 QUIT 信号给新的主进程,要求其从容关闭其工作进程
  • 发送 TERM 信号给新的主进程,迫使其退出
  • 如果因为某些原因新的工作进程不能退出,向其发送 KILL 信号

新的主进程退出后,旧的主进程会由移除 .oldbin 前缀,恢复为它的 .pid 文件,这样,一切就都恢复到升级之前了。

如果尝试升级成功,而你也希望保留新的服务器时,发送 QUIT 信号给旧的主进程使其退出而只留下新的服务器运行:

      PID  PPID USER    %CPU   VSZ WCHAN  COMMAND    36264     1 root     0.0  1148 pause  nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx    36265 36264 nobody   0.0  1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36266 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)
36267 36264 nobody 0.0 1364 kqread nginx: worker process (nginx)

 

Nginx 配置优化

hash表

Ngnix使用hash表来协助完成请求的快速处理。

考虑到保存键及其值的hash表存储单元的大小不至于超出设定参数(hash bucket size), 在启动和每次重新配置时,Nginx为hash表选择尽可能小的尺寸。

直到hash表超过参数(hash max size)的大小才重新进行选择. 对于大多数hash表都有指令来修改这些参数。例如,保存服务器名字的hash表是由指令 server_names_hash_max_sizeserver_names_hash_bucket_size所 控制的。参数hash bucket size总是等于hash表的大小,并且是一路处理器缓存大小的倍数。在减少了在内存中的存取次数后,使在处理器中加速查找hash表键值成为可能。如果 hash bucket size等于一路处理器缓存的大小,那么在查找键的时候,最坏的情况下在内存中查找的次数为2。第一次是确定存储单元的地址,第二次是在存储单元中查找键 值。因此,如果Nginx给出需要增大 hash max size 或 hash bucket size的提示,那么首要的是增大前一个参数的大小.

 

事件模型

Nginx支持如下处理连接的方法(I/O复用方法),这些方法可以通过use指令指定。

  • select - 标准方法。 如果当前平台没有更有效的方法,它是编译时默认的方法。你可以使用配置参数 --with-select_module--without-select_module 来启用或禁用这个模块。

  • poll - 标准方法。 如果当前平台没有更有效的方法,它是编译时默认的方法。你可以使用配置参数 --with-poll_module--without-poll_module 来启用或禁用这个模块。

  • kqueue - 高效的方法,使用于 FreeBSD 4.1+, OpenBSD 2.9+, NetBSD 2.0 和 MacOS X. 使用双处理器的MacOS X系统使用kqueue可能会造成内核崩溃。

  • epoll - 高效的方法,使用于Linux内核2.6版本及以后的系统。在某些发行版本中,如SuSE 8.2, 有让2.4版本的内核支持epoll的补丁。

  • rtsig - 可执行的实时信号,使用于Linux内核版本2.2.19以后的系统。默认情况下整个系统中不能出现大于1024个POSIX实时(排队)信号。这种情况对于高负载的服务器来说是低效的;所以有必要通过调节内核参数 /proc/sys/kernel/rtsig-max 来增加队列的大小。可是从Linux内核版本2.6.6-mm2开始, 这个参数就不再使用了,并且对于每个进程有一个独立的信号队列,这个队列的大小可以用 RLIMIT_SIGPENDING 参数调节。当这个队列过于拥塞,nginx就放弃它并且开始使用 poll 方法来处理连接直到恢复正常。

  • /dev/poll - 高效的方法,使用于 Solaris 7 11/99+, HP/UX 11.22+ (eventport), IRIX 6.5.15+ 和 Tru64 UNIX 5.1A+.

  • eventport - 高效的方法,使用于 Solaris 10. 为了防止出现内核崩溃的问题, 有必要安装 这个 安全补丁。

 

参考:Nginx 中文站:http://www.nginx.cn/NginxChsFeatureRequests

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一见蓝天
擅长面向对象设计、C++程序开发,在金山和华为呆过,互联网从业十多年,有分布式计算和存储系统经验。
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