Nginx系列：nginx原理

原創

2020-05-10 23:36

Nginx系列：nginx原理

1. nginx的進程模型

在nginx的服務剛啓動的時候，只有一個nginx/master的主進程，隨着訪問或者請求到達nginx的服務器的時候，nginx/master進程會派生出很多的子進程nginx/worker來處理請求,這也是nginx處理高併發請求/服務的方式。
多進程：一個 Master 進程、多個 Worker 進程
Master 進程：管理 Worker 進程
1. 對外接口：接收外部的操作（信號）
2. 對內轉發：根據外部的操作的不同，通過信號管理 Worker
3. 監控：監控 worker 進程的運行狀態，worker 進程異常終止後，自動重啓 worker 進程
worker進程：所有worker進程都是平等的
1. 實際處理：網絡請求，由 Worker 進程處理；
2. Worker 進程數量：在 nginx.conf 中配置，一般設置爲核心數，充分利用 CPU 資源，同時，避免進程數量過多，避免進程競爭 CPU 資源，增加上下文切換的損耗。

HTTP建立連接建立和請求處理過程
1. Nginx 啓動時，Master 進程，加載配置文件
2. Master 進程，初始化監聽的 socket
3. Master 進程，fork 出多個 Worker 進程
4. Worker 進程，競爭新的連接，獲勝方通過三次握手，建立 Socket 連接，並處理請求
Nginx 高性能、高併發：
1. Nginx 採用：多進程 + 異步非阻塞方式（IO 多路複用 epoll）
2. 請求的完整過程：
  1. 建立連接
  2. 讀取請求：解析請求
  3. 處理請求
  4. 響應請求
3. 請求的完整過程，對應到底層，就是：讀寫 socket 事件

request：Nginx 中 http 請求。
基本的 HTTP Web Server 工作模式：
1. 接收請求：逐行讀取請求行和請求頭，判斷段有請求體後，讀取請求體
2. 處理請求
3. 返回響應：根據處理結果，生成相應的 HTTP 請求（響應行、響應頭、響應體
Nginx 也是這個套路，整體流程一致。

nginx的模塊根據其功能基本上可以分爲以下幾種類型：

event module: 搭建了獨立於操作系統的事件處理機制的框架，及提供了各具體事件的處理。包括ngx_events_module， ngx_event_core_module和ngx_epoll_module等。nginx具體使用何種事件處理模塊，這依賴於具體的操作系統和編譯選項。
phase handler: 此類型的模塊也被直接稱爲handler模塊。主要負責處理客戶端請求併產生待響應內容，比如ngx_http_static_module模塊，負責客戶端的靜態頁面請求處理並將對應的磁盤文件準備爲響應內容輸出。
output filter: 也稱爲filter模塊，主要是負責對輸出的內容進行處理，可以對輸出進行修改。例如，可以實現對輸出的所有html頁面增加預定義的footbar一類的工作，或者對輸出的圖片的URL進行替換之類的工作。
upstream: upstream模塊實現反向代理的功能，將真正的請求轉發到後端服務器上，並從後端服務器上讀取響應，發回客戶端。upstream模塊是一種特殊的handler，只不過響應內容不是真正由自己產生的，而是從後端服務器上讀取的。
load-balancer: 負載均衡模塊，實現特定的算法，在衆多的後端服務器中，選擇一個服務器出來作爲某個請求的轉發服務器。

基礎背景：

因此，Nginx 的最大連接數：

Nginx 的最大連接數：Worker 進程數量 x 單個 Worker 進程的最大連接數
上面是 Nginx 作爲通用服務器時，最大的連接數
Nginx 作爲反向代理服務器時，能夠服務的最大連接數：（Worker 進程數量 x 單個 Worker 進程的最大連接數）/ 2。
ginx 作爲反向代理服務器時，能夠服務的最大連接數：（Worker 進程數量 x 單個 Worker 進程的最大連接數）/ 2。
Nginx 反向代理時，會建立 Client 的連接和後端 Web Server 的連接，佔用 2 個連接

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