nginx特性及I/O模型&nginx安裝

nginx【engine x】是 Igor Sysoes編寫的一個http和反向代理服務器，另外它也可以做爲郵件代理服務器。

nginx的基本的http服務特性：

處理靜態文件，索引文件及自動索引，打開文件描述符緩存；

使用緩存加速反向代理，支持簡單的負載均衡以及容錯；

支持遠程FastCGI,uwsgi,SCGI,和memcached服務的緩存加速；

模塊化的架構，過濾器包括gzipping,byte ranges,chunked responses,能及SSI-filter.在SSI過濾器中，到同一個proxy或者fastcgi的多個子請求併發處理；

SSL 和 TLS SNI 支持；

IMAP/POP3代理服務功能：

使用外部 HTTP 認證服務器重定向用戶到 IMAP/POP3 後端；

使用外部 HTTP 認證服務器認證用戶後連接重定向到內部的 SMTP 後端；

其他的HTTP服務器特性

支持基於名稱和IP的虛擬主機；

支持Keep-alive和pipeliined連接；

可以靈活地進行配置；

支持平滑升級，也就是重新加載配置或在線升級時，不需要中斷正在處理的請求；

支持自定義的訪問日誌格式，對日誌寫操作時支持緩存功能，也就是可以降低日誌寫操作時的IO操作以及快速日誌輪轉；

對3xx-5xx的錯誤代碼可以重定向到自己指定的頁面。

支持重寫功能（rewrite）:

可以使用正則表達式改變URI；

可以根據客戶端地址執行不同的功能；

支持基於客戶端地址和http基本認證機制的訪問控制；

支持HTTP referer 驗證

支持PUT、DELETE、MKCOL、COPY以及MOVE方法；

支持視頻流FLV和MP4；

支持速度限制；

支持對來自同一地址的併發連接數或請求數限制

嵌入Perl語言

I/O模型：當一個進程發起I/O請求，發起系統調用，轉爲內核模式，I/O調用分爲兩步，第一步，由內核把文件從磁盤載入到內核空間內存，因爲進程不能訪問內核空間內存，所以，第二步，要把文件內容從內核空間複製到進程空間。這樣才完成一次I/O操作

在uxix和linux下總共有五種I/O模型

阻塞I/O：指當進程I/O調用需要一段時間才能完成，於是進程就被阻塞在這，只有當所有的操作都已經完成，進程所需要的數據都已經複製到進程能夠操作的內存空間裏面以後，進程才能繼續後面的操作，在I/O操作完成之前，進程只能等待，而且由於等待I/O時被CPU進程切換交換出去，進程轉換爲不可中斷狀態，這種情況叫做阻塞I/O操作。

非阻塞I/O模型：忙等待狀態，當一個I/O操作未完成時，不將進程睡眠，而是返回一個錯誤狀態，於是I/O操作函數不斷地測試數據是否準備好，如果未準備好，繼續測試，直到數據準備完成爲止，這個不斷的測試過程會消耗大量CPU時間。這個操作過程只是在第一步過程不斷去測試，第二步從內核空間拷貝到進程空間也還是阻塞的。

I/O複用模型：不再用進程本身去等待數據準備過程，而由複用器select和poll函數來測試數據有沒有準備好。複用器可以監控多個I/O的等待過程，當有一個I/O操作的數據已經準備好，則返回給進程信息，那麼依賴這個I/O操作的進程可以繼續操作。

事件(信號)驅動模型（event-driver）: 事件驅動屬於文件I/O，首先允許套接口進行信號驅動I/O，並安裝一個信號處理函數，進程繼續運行並不阻塞。當數據準備好時，進程會收到一個SIGIO信號，但第二步仍然是阻塞的，也是一種複用機制，基於事件驅動的複用器。在linux上實現事件驅動的複用機器叫epoll。事件驅動觸發機制分爲兩種：①水平觸發：如果數據準備好後通知一次以後，進程沒有迴應，那麼信號器反覆通知進得去執行下一步操作的機器②邊緣觸發：數據準備好以後只通知一次，進程通過讀取通知信息後去執行下一步操作。

異步I/O模型(AIO):當內核把數據從內核空間拷貝到應用空間以後，再發通知給應用程序(進程)。異步I/O和基於事件驅動的區別是：異步模型是等所有的I/O操作都已經完畢後再通知用戶程序（進程），而事件驅動模型是I/O的第一步從磁盤讀入到內核空間以後就通知進程，而從內核空間拷貝到用戶空間過程還是阻塞的。

幾種I/O模型的比較：
前面四種I/O模型的區別在第一階段，第二階段都是相同的，數據從內核空間複製到應用空間都是阻塞的。而異步I/O則兩個階段都不同於前面四個模型。

同步I/O和異步I/O

a.同步I/O操作引起請求進程阻塞，直到I/O操作完成。異步I/O操作不引起請求進程阻塞。

b.我們的前四個模型都是同步I/O，只有最後一個異步I/O模型是異步I/O。

       有兩種類型的文件IO同步：同步文件IO和異步文件IO。異步文件IO也就是重疊IO。在同步文件IO中，線程啓動一個IO操作然後就立即進入等待狀態，直到IO操作完成後才醒來繼續執行。而異步文件IO方式中，線程發送一個IO請求到內核，然後繼續處理其他的事情，內核完成IO請求後，將會通知線程IO操作完成了。
        如果IO請求需要大量時間執行的話，異步文件IO方式可以顯著提高效率，因爲在線程等待的這段時間內，CPU將會調度其他線程進行執行，如果沒有其他線程需要執行的話，這段時間將會浪費掉（可能會調度操作系統的零頁線程）。如果IO請求操作很快，用異步IO方式反而還低效，還不如用同步IO方式。
        同步IO在同一時刻只允許一個IO操作，也就是說對於同一個文件句柄的IO操作是序列化的，即使使用兩個線程也不能同時對同一個文件句柄同時發出讀寫操作。重疊IO允許一個或多個線程同時發出IO請求。
異步IO在請求完成時，通過將文件句柄設爲有信號狀態來通知應用程序，或者應用程序通過GetOverlappedResult察看IO請求是否完成，也可以通過一個事件對象來通知應用程序。

簡單的說“同步在編程裏，一般是指某個IO操作執行完後，纔可以執行後面的操作。異步則是，將某個操作給系統，主線程去忙別的事情，等內核完成操作後通知主線程異步操作已經完成。”

mmap: 內存映射，在I/O執行第一步以後，把進程的進程地址空間映射到內核空間上去，直接讀取內核空間的數據，不需要再執行第二步，從內核空間複製到用戶空間的操作。

nginx在設計的時候主要着眼點就是高性能和對物理資源的高密度利用，因此採用了模塊化、事件驅動、異步I/O、單線程及非阻塞架構，並大量採用了多路複用及事件通知機制，也支持mmap。

nginx會按需要運行多個主進程：一個主進程（master）和幾個工作進程（worker）,如果配置了緩存時還會有緩存加載器進程（cache loader）和緩存管理進程（cache manager）等，主進程以root用戶身份運行，而worker、cache loader 和cache manager都不是以root用戶運行

nginx安裝

安裝環境 centos6.5 64bit,nginx使用的是1.62版本

在編譯安裝nginx之前，首先要解決依賴關係，在centos中有兩個開發包組“Development Tools””Server Platform Development”,用yum安裝，就可以解決大部份的依賴關係。再安裝openssl-devel和pcre-devel

#yum groupinstall “Development Tools””Server Platform Development” –y

#yum install openssl-devel pcre-devel

下載nginx-1.6.2.tar.gz到/usr/local/src目錄下，解壓

#tar –xf nginx-1.6.2.tar.gz

#useradd –r nginx 添加nginx帳號爲系統用戶

cd到nginx-1.6.2目錄下，用./configure –help可以看到很多參數的幫助信息，--with表示默認安裝nginx的一些模塊，--without 顯示的是默認不安裝的模塊，如果有哪些需要安裝的模塊，那在編譯的時候要加上這些模塊進行編譯

#./configure \
 --prefix=/usr/local/nginx \
 --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \
 --error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
 --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
 --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
 --lock-path=/var/lock/nginx.lock \
 --user=nginx \
 --group=nginx \
 --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \
 --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \
 --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \
 --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \
 --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \
 --with-pcre
#make && make install

#cd /etc/nginx/

#cp nginx.conf nginx.conf.bak              #把配置文件備份一份

添加SysV init 服務啓動腳本

#vim /etc/init.d/nginx

#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15 
# description:  Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid

# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions

# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network

# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0

nginx="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)

NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"

[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx

lockfile=/var/lock/subsys/nginx

make_dirs() {
   # make required directories
   user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed 's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`
   options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
   for opt in $options; do
       if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
           value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
           if [ ! -d "$value" ]; then
               # echo "creating" $value
               mkdir -p $value && chown -R $user $value
           fi
       fi
   done
}

start() {
    [ -x $nginx ] || exit 5
    [ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
    make_dirs
    echo -n $"Starting $prog: "
    daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
    return $retval
}

stop() {
    echo -n $"Stopping $prog: "
    killproc $prog -QUIT
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
    return $retval
}

restart() {
    configtest || return $?
    stop
    sleep 1
    start
}

reload() {
    configtest || return $?
    echo -n $"Reloading $prog: "
    killproc $nginx -HUP
    RETVAL=$?
    echo
}

force_reload() {
    restart
}

configtest() {
  $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}

rh_status() {
    status $prog
}

rh_status_q() {
    rh_status >/dev/null 2>&1
}

case "$1" in
    start)
        rh_status_q && exit 0
        $1
        ;;
    stop)
        rh_status_q || exit 0
        $1
        ;;
    restart|configtest)
        $1
        ;;
    reload)
        rh_status_q || exit 7
        $1
        ;;
    force-reload)
        force_reload
        ;;
    status)
        rh_status
        ;;
    condrestart|try-restart)
        rh_status_q || exit 0
            ;;
    *)
        echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac

# chmod +x /etc/init.d/nginx          #添加執行權限

# chkconfig --add nginx               #添加到服務列表

# chkconfig nginx on                  #設置開機啓動

# service nginx start                 #啓動服務

nginx訪問正常

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