Nginx及其架构设计

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1.1. 什么是 Nginx

Nginx 是俄罗斯人编写的十分轻量级的 HTTP 服务器,Nginx,它的发音为“engine X”,是一个高性能的HTTP和反向代理服务器,同时也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。

Nginx 因为它的稳定性、丰富的模块库、灵活的配置和低系统资源的消耗而闻名.业界一致认为它是 Apache2.2mod_proxy_balancer 的轻量级代替者,不仅是因为响应静态页面的速度非常快,而且它的模块数量达到 Apache 的近 2/3。对 proxy rewrite 模块的支持很彻底,还支持 mod_fcgisslvhosts ,适合用来做 mongrel clusters 的前端 HTTP 响应。

目前Nginx在国内很多大型企业都有应用,且普及率呈逐年上升趋势。选择Nginx的理由也很简单:

第一,它可以支持5W高并发连接;

第二,内存消耗少;

第三,成本低。

1.2. Nginx在架构中发挥的作用

  • 网关 

---面向客户的总入口。 

  • 虚拟主机 

---一台机器为不同的域名/ip/端口提供服务 

  • 路由 

---使用反向代理,整合后续服务为一个完整业务 

  • 静态服务器 

---mvvm模式中,用来发布前端html/css/js/img

  • 负载集群 

---使用upstream,负载多个tomcat

 

 Nginx架构设计

2.1. Nginx的模块化设计

高度模块化的设计是 Nginx 的架构基础。Nginx 服务器被分解为多个模块,每个模块就是一个功能模块,只负责自身的功能,模块之间严格遵循高内聚,低耦合的原则。

 

 

  • 核心模块

核心模块是 Nginx 服务器正常运行必不可少的模块,提供错误日志记录、配置文件解析、事件驱动机制、进程管理等核心功能。

  • 标准 HTTP 模块

标准 HTTP 模块提供 HTTP 协议解析相关的功能,如:端口配置、网页编码设置、HTTP 响应头设置等。

  • 可选 HTTP 模块

可选 HTTP 模块主要用于扩展标准的 HTTP 功能,让 Nginx 能处理一些特殊的服务,如:Flash 多媒体传输、解析 GeoIP 请求、SSL 支持等。

  • 邮件服务模块

邮件服务模块主要用于支持 Nginx 的邮件服务,包括对 POP3 协议、IMAP 协议和 SMTP 协议的支持。

  • 第三方模块

第三方模块是为了扩展 Nginx 服务器应用,完成开发者自定义功能,如:Json 支持、Lua 支持等。

 

2.2. Nginx多进程模型 

 

 

2.1、服务器每当收到一个客户端时。就有服务器主进程(master process)生成一个子进程(worker  process)出来和客户端建立连接进行交互,直到连接断开,该子进程结束。

2.2、使用进程的好处是各个进程之间相互独立,不需要加锁,减少了使用锁对性能造成影响,同时降低编程的复杂度,降低开发成本。

其次,采用独立的进程,可以让进程互相之间不会影响,如果一个进程发生异常退出时,其它进程正常工作,master 进程则很快启动新的 worker 进程,确保服务不中断,将风险降到最低。

缺点是操作系统生成一个子进程需要进行内存复制等操作,在资源和时间上会产生一定的开销;当有大量请求时,会导致系统性能下降。

 

2.3. Nginx的epoll模式

 

 

select和poll的处理模式如上图:

--在某一时刻,进程收集所有的连接,其实这100万连接中大部分是没有事件发生的。因此,如果每次收集事件时,都把这100万连接的套接字传给操作系统(这首先就是用户态内存到内核内存的大量复制),而由操作系统内核寻找这些链接上没有处理的事件,将会是巨大的浪费。

epoll改进了收集连接的动作,提高效率。

epoll的优点:

² 支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)

² IO效率不随FD数目增加而线性下降

² 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递

2.4. 正向代理与反向代理

4.1、代理:意思是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器,为了从原始服务器取得内容,客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器),然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。

 

 

4.2、反向代理,服务端推出的一个代理招牌。

 

 

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