進階 Nginx 高手必須跨越的 5 座大山

Nginx 很火,因爲它就像一個萬能藥,在任何存在性能需求的場合總能找見它的身影。它天生就適合在 Linux 服務器上處理百萬、千萬級的併發連接,實現高吞吐量的 WEB 服務。

如果你想讓自己的產品在支持高併發請求的同時保持高效的服務,Nginx 可能是最好的選擇。

另外,經過多年的發展,諸如 OpenResty 這樣的第三方模塊羣進一步賦能 Nginx,使 Nginx 的應用進一步向應用防火牆、CDN 等領域擴展,甚至滲透到 LVS 的領域與 F5 這樣的硬件產品競爭。

可以說,技術人員掌握 Nginx,便掌握了應對高併發以及海量數據處理的利器。而且,在學習 Nginx 的過程中,還能學習到許多優秀的設計思想,進一步提升我們的編碼能力和架構設計能力,從而大大拓展我們的職業道路。

但大多數人使用 Nginx 都停留在這幾個級別:

第一種:使用 Nginx 配置最簡單的反向代理服務或者靜態資源服務,當擴展功能時發現新增的指令 Nginx 不支持,但又不懂如何增加 Nginx 模塊,如何分析 access 日誌。

第二種:可以根據源碼定製安裝 Nginx,對網上流傳的大衆配置做一些個性化的修改,但遇到修改 proxy_pass 後的 URL 上游服務不正常等問題時就束手無策,不清楚 Nginx 各個目錄的意義,也不清楚 Nginx 的進程結構。

第三種:能夠順暢地使用 Nginx 的常用功能,但不清楚第三方模塊發生衝突時的解決方案、stale 過期緩存的用法、 Nginx 諸多變量是如何被賦值的、聽說if指令是邪惡的卻不知道它的設計理念及正確用法等等。

第四種:可以正確地使用 Nginx 的功能及第三方模塊,並按照網絡上常見的優化參數優化性能,但對如何系統化地優化性能沒有頭緒,對於 Nginx、Linux 提供的內存緩衝區、網絡類等諸多指令和參數的優化沒有頭緒。

第五種:可以熟練使用 Nginx,但對 OpenResty 的 Lua 模塊如何與 Nginx 結合使用以及對 Nginx 性能影響不太清楚,對 Nginx 源碼的理解沒有達到由點到面的程度。

基於以上分類,我制定了一份 Nginx 學習知識圖譜。你完全可以對比這張學習圖譜,進行查漏補缺,做深入的針對性學習。

進階 Nginx 高手,你必須跨越的 5 座大山

1、深入理解 Nginx 架構

瞭解事件驅動機制是深入優化 Nginx 性能、判定第三方模塊性能的基礎。而瞭解 Nginx 的進程結構,則是我們對 Nginx 做日常維護的必要條件,也是我們優化 Nginx 性能的理論基礎。另外,變量是 Nginx 實現模塊間解耦合的關鍵。這些知識都需要我們牢固掌握,爲後面的進階學習打下堅實基礎。

2、對 HTTP 模塊要瞭如指掌

HTTP 請求處理過程中分爲11個階段。理解每個 HTTP 模塊所處的階段,並清楚該模塊在這一階段中的位置順序,有助於我們定位指令不生效或者與預期功能不符等問題,提高定位各種 Bug 的效率,也可以幫我們熟悉缺乏文檔的第三方模塊。

點擊試看「 HTTP 模塊」

3、反向代理與負載均衡

反向代理有一套通用的處理流程,掌握反向代理處理請求的完整流程,能讓我們熟練使用HTTP協議反向代理,以及熟悉如memcached、gRPC 等同類的反向代理,在優化性能時,也能對相關緩存、超時等指令更有針對性的做個性化配置。

4、性能優化

內存優化有助於我們降低處理每個請求消耗的內存,進而可以提升併發量,同時,加速內存的分配速度也有助於提升吞吐量。當需要Nginx應對數十萬甚至更多QPS時,通過優化傳輸層協議棧參數能提升系統併發能力、吞吐量,也是必須經歷的步驟。另外,磁盤IO往往是拖慢Nginx性能的重要因素。這些都是性能優化的關鍵所在,需要我們深入進行學習。

5、熟練掌握 OpenResty

在 Lua 代碼中可以調用 Nginx 的特性,調用部分 Nginx 模塊提供的功能,尤其可以與 Nginx 中的變量交互,這是 OpenResty 實現強大功能的前提。學會 OpenResty 後,我們就可以讓 Nginx 成爲功能更強大的 API 服務,盡一步提升系統的吞吐量和併發能力。

總結

我已經幫你基本上梳理了“學好Nginx需要的5大模塊內容”及“細化的知識點”,你只要跟着以上內容好好梳理自己的學習計劃,跨過這5座大山,必定可以進階!

總而言之,要成爲Nginx高手,你必須徹底明確Nginx的能力模型,瞭解Nginx的工作原理,清楚怎樣使用Nginx搭建出定製化的Web服務器或者微服務集羣的負載均衡服務,並理解什麼樣的API服務適合用Nginx編寫,同時清楚如何在linux操作系統上優化Nginx,使Nginx可以輕鬆應付百萬併發連接。

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