三、Nginx原理解析

Nginx原理解析

一、反向代理

工作流程

1. 用户通过域名发出访问Web服务器的请求，该域名被DNS服务器解析为反向代理服务器的IP地址；
2. 反向代理服务器接受用户的请求；
3. 反向代理服务器在本地缓存中查找请求的内容，找到后直接把内容发送给用户；
4. 如果本地缓存里没有用户所请求的信息内容，反向代理服务器会代替用户向源服务器请求同样的信息内容，并把信息内容发给用户，如果信息内容是缓存的还会把它保存到缓存中。

优点

1. 保护了真实的web服务器，保证了web服务器的资源安全

通常的代理服务器，只用于代理内部网络对Internet外部网络的连接请求，客户机必须指定代理服务器，并将本来要直接发送到Web服务器上的http请求发送到代理服务器中。不支持外部网络对内部网络的连接请求，因为内部网络对外部网络是不可见的。当一个代理服务器能够代理外部网络上的主机，访问内部网络时，这种代理服务的方式称为反向代理服务。此时代理服务器对外就表现为一个Web服务器，外部网络就可以简单把它当作一个标准的Web服务器而不需要特定的配置。不同之处在于，这个服务器没有保存任何网页的真实数据，所有的静态网页或者CGI程序，都保存在内部的Web服务器上。因此对反向代理服务器的攻击并不会使得网页信息遭到破坏，这样就增强了Web服务器的安全性。

1. 节约了有限的IP地址资源

企业内所有的网站共享一个在internet中注册的IP地址，这些服务器分配私有地址，采用虚拟主机的方式对外提供服务。

1. 减少WEB服务器压力，提高响应速度

反向代理就是通常所说的web服务器加速，它是一种通过在繁忙的web服务器和外部网络之间增加一个高速的web缓冲服务器来降低实际的web服务器的负载的一种技术。反向代理是针对web服务器提高加速功能，作为代理缓存，它并不是针对浏览器用户，而针对一台或多台特定的web服务器，它可以代理外部网络对内部网络的访问请求。

反向代理服务器会强制将外部网络对要代理的服务器的访问经过它，这样反向代理服务器负责接收客户端的请求，然后到源服务器上获取内容，把内容返回给用户，并把内容保存到本地，以便日后再收到同样的信息请求时，它会把本地缓存里的内容直接发给用户，以减少后端web服务器的压力，提高响应速度。因此Nginx还具有缓存功能。

二、Nginx工作原理

Nginx由内核和模块组成。

　　Nginx本身做的工作实际很少，当它接到一个HTTP请求时，它仅仅是通过查找配置文件将此次请求映射到一个location block，而此location中所配置的各个指令则会启动不同的模块去完成工作，因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个location中的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块（当然，多个location可以复用同一个模块）。handler模块负责处理请求，完成响应内容的生成，而filter模块对响应内容进行处理。

用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。正是有了这么多模块的支撑，Nginx的功能才会如此强大。

Nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块：

• 核心模块：HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块
• 基础模块：HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块，
• 第三方模块：HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块。

Nginx的模块从功能上分为如下三类：

• Handlers（处理器模块）。此类模块直接处理请求，并进行输出内容和修改headers信息等操作。Handlers处理器模块一般只能有一个。
• Filters （过滤器模块）。此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作，最后由Nginx输出。
• Proxies （代理类模块）。此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块，这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。

三、Nginx进程模型

Nginx默认采用多进程工作方式，Nginx启动后，会运行一个master进程和多个worker进程。其中master充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护，管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。worker用来处理基本的网络事件，worker之间是平等的，他们共同竞争来处理来自客户端的请求。

nginx的进程模型如图所示：

在创建master进程时，先建立需要监听的socket（listenfd），然后从master进程中fork()出多个worker进程，如此一来每个worker进程多可以监听用户请求的socket。一般来说，当一个连接进来后，所有在Worker都会收到通知，但是只有一个进程可以接受这个连接请求，其它的都失败，这是所谓的惊群现象。nginx提供了一个accept_mutex（互斥锁），有了这把锁之后，同一时刻，就只会有一个进程在accpet连接，这样就不会有惊群问题了。

先打开accept_mutex选项，只有获得了accept_mutex的进程才会去添加accept事件。nginx使用一个叫ngx_accept_disabled的变量来控制是否去竞争accept_mutex锁。ngx_accept_disabled = nginx单进程的所有连接总数 / 8 -空闲连接数量，当ngx_accept_disabled大于0时，不会去尝试获取accept_mutex锁，ngx_accept_disable越大，于是让出的机会就越多，这样其它进程获取锁的机会也就越大。不去accept，每个worker进程的连接数就控制下来了，其它进程的连接池就会得到利用，这样，nginx就控制了多进程间连接的平衡。

每个worker进程都有一个独立的连接池，连接池的大小是worker_connections。这里的连接池里面保存的其实不是真实的连接，它只是一个worker_connections大小的一个ngx_connection_t结构的数组。并且，nginx会通过一个链表free_connections来保存所有的空闲ngx_connection_t，每次获取一个连接时，就从空闲连接链表中获取一个，用完后，再放回空闲连接链表里面。一个nginx能建立的最大连接数，应该是worker_connections * worker_processes。当然，这里说的是最大连接数，对于HTTP请求本地资源来说，能够支持的最大并发数量是worker_connections * worker_processes，而如果是HTTP作为反向代理来说，最大并发数量应该是worker_connections * worker_processes/2。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会占用两个连接。