Nginx系列-基础概念

研究背景

总是听说负载均衡,高并发这些可以用nginx服务器实现。但是不知其所以然。另外的在我们的日常工作中,也会遇到一些nginx的配置,但是往往只是用的时候去百度,去生搬硬套根本不知道为何要这么做,为了刨根问底,所以在此和大家一同学习研究Nginx。

什么是Nginx?

百度百科是这么定义的:Nginx(engine x)是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器,同时也提供IMAP/POP3/SMTP服务。另外的老猫也梳理了其他关于Nginx的使用范围:(1)反向代理功能 (2)通过配置文件可以实现集群以及负载均衡(3)静态资源虚拟化。

什么是反向代理?

经常听说Nginx是反向代理服务器,那么什么是反向代理呢?在此之前,我们先搞清楚什么是正向代理,然后再来说什么是反向代理。

先聊聊正向代理,如下:
正向代理

(1)客户端请求目标服务器之间的一个代理服务器。

(2)请求会先经过代理服务器,然后再转发请求到目标服务器,获得内容后最后响应给客户端。

接下来我们看一下反向代理,如下:
反向代理

由上图我们可以看到:反向代理即为用户请求目标服务器,由代理服务器决定访问哪个IP。举个例子如果把用户群体比如学生的话,那么对应的客户端是报名入口,反向代理服务器就为教务处,教务处可以决定一个学生前往哪个具体的班级进行上课。

再来看一下对应的反向代理的路由示意图,如下:
路由

浏览器的请求的url地址,我们可以通过nginx路由到各个对应的服务器中。

Nginx的进程模型

老猫不知道大家有没有试过用ps -ef | grep nginx 去查询nginx的进程,如果没有,老猫希望大家能够在有nginx服务的机器上看一下。通过观察,我们不难发现,如果不对nginx进行特殊处理的话,那么nginx应该只有两个进程,分别是master进程以及worker进程。如下。
进程模型

master为主进程,worker为工作进程。worker是为master进行服务的。就比如master其实就是个包工头,worker是干活的。当操作人发起信号指令的时候,会由master传递给worker,由worker进行执行。
进程模型

常见的信号指令如下:

1
2
3
4
./nginx -s stop 强制关闭nginx,不管当前是否有用户连接
./nginx -s quit 正常关闭nginx,释放用户连接后关闭
./nginx -s reload 重新加载相关的配置文件等
./nginx -t 校验配置文件是否正确

Nginx请求web机制解析

老猫相信大家都听说过nginx是一款高性能支持高并发的服务器,但是有多少人知道为什么nginx就可以支持高并发呢?在此老猫来进行解析一下nginx请求web的机制。

  • 第一个:Worker抢占机制
    抢占机制

    master派出三个worker(我们这边用fork这个关键词,因为nginx底层是用c语言实现的,fork是c中的函数)。当此时有一个客户端进行请求的时候,这三个woker会同时抢占一个互斥锁-accept_mutex,优先抢到这把锁的人可以给对应的client提供服务。

  • 第二个:非阻塞epoll请求处理机制
    事件处理

    nginx采用epoll的方式处理客户端的请求(类似于我们netty中的多路复用机制)。当第一个客户端发生阻塞的时候,此时的worker并不会等待着第一个客户端,而是直接去处理响应第二个客户端,如果第二个客户端也发生阻塞的时候,那么直接去处理第三个客户端以此类推,当然第二个以及第三个的处理方式也是如此。在配置中,我们可以修改worker的client最大连接数量,这个配置相关的介绍,我们放到下一个章节去详细介绍。

正是由于有了以上的两个web处理机制,我们的nginx才能够支持大并发,才能够高性能。

关于这章

这章我们研究介绍了nginx的相关的概念知识,另外的也给大家介绍了一下什么是反向代理,nginx的进程模型以及nginx为什么可以支持大并发(nginx的web)响应机制。下一章我们会研究一下nginx的对应的配置信息内容。

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