马老师 LNMP生产环境Web架构 笔记

http协议和缓存原理、多路IO模型：

MIME机制，Multipurpose Internet Mail Extensions，多用户互联网邮件扩展。MIME使用一个简单的字符串组成，最初是为了标识邮件Email附件的类型，在html文件中可以使用content-type属性表示，描述了文件类型的互联网标准。服务器会将它们发送的多媒体数据的类型告诉浏览器，而通知手段就是说明该多媒体数据的MIME类型，从而让浏览器知道接收到的信息哪些是MP3文件，哪些是Shockwave文件等等。服务器将MIME标志符放入传送的数据中来告诉浏览器使用哪种插件读取相关文件。

MIME规定了用于表示各种各样的数据类型的符号化方法。浏览器接收到文件后，会进入插件系统进行查找，查找出哪种插件可以识别读取接收到的文件。如果浏览器不清楚调用哪种插件系统，它可能会告诉用户缺少某插件，或者直接选择某现有插件来试图读取接收到的文件，后者可能会导致系统的崩溃。

MIME是内容类型的标示。

Web对象，Web资源：取回本地去展示。

http request

1. method URL version 起始行
2. headers首部
3. Request body主体

http response

1. version status_code reason
2. headers
3. response body

status_code：

1. 1XX：简单信息
2. 2XX：正确响应
3. 3XX：重定向类的响应
4. 4XX：客服端错误响应
5. 5XX：服务器端错误响应

Web服务器响应多个用户请求的模型：1、单进程模型，服务器只有一个，请求一个一个挨着来；2、多进程、多线程(服务器的线程)模型，客户和请求不是一一对应；3、一个进程处理多个请求，每个请求使用一个线程(进程的线程)；4、多个进程处理多个请求。

多路复用(复用机制不同)

IO模型：同步阻塞模型。频率 Hz。
电子电路中高电平是电压高的状态,一般记为1; 电子电路中低电平是电压低的状态,一般记为0；
同步时钟频率，步调一致。
异步，不需要同步时钟频率，有一套规则告诉你如何解析。
阻塞。
非阻塞。

四种模型：

1. 同步阻塞
2. 同步非阻塞
3. 异步阻塞（异步是不能阻塞的，只能阻塞异步信号）
4. 异步非阻塞，基于函数回调机制。内核完成，用一个回调机制再传给他。内核主动执行回调函数

多进程模型下套接字只有一个，监听一个套接字。

select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件描述符(file descrīptor)的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件描述符有某一个或多个发生了状态改变。Select机制通知完成已否。每隔一定频率扫描一遍，向用户发送通知，无论完成与否。最早通知个数是1024个。并发请求1024个是不可能的。等同于不论完成都告诉客服，让没有完成的客户也接收到通知，不胜其烦。Select只是一个内核函数。

 epoll机制下每个用户的请求被制成一种状态，当请求完成后，状态发生改变，从未完成到完成。Epoll只是将已完成的请求的输出到用户组，只通知已完成。只通知一次的叫边缘触发；通知直到完成叫做水平触发。 epoll比select更负责，更高效。Epoll打开文件描述符的个数不受1024的限制，受操作系统的限制。

Apache

• prefork模型：多进程，每个请求用一个进程响应。select机制。并发数有限。
• work模型：多进程（每个进程可以生成多个线程），每个请求用一个线程响应。不完全是Select机制。线程开销小，可以共享进程的资源。
• Event模型：多进程，每个进程可同时响应多个用户请求。基于事件实现。 同步阻塞。用户请求，到缓存中找，没有的话去磁盘上找。等待内核将资源返回，磁盘IO。磁盘IO通过系统调用，所以跟内核打交道。完成了网路服用，将网络连接完成了复用。使用一个单独的进程来响应的。网络连接完成了复用。

高并发实现模式：

• 基于线程：多进程（每个进程可以生成独立线程），每个线程响应一个请求，比如work。线程开销小，可以共享进程的资源。有数目限制。在linux上，work没有优势可言。
• 基于事件：Event。线程抖动（线程切换过快）。进程只有一个，或者进程内只有一个线程。一个进程响应多个用户请求，不停循环，run-loop机制（端口套接字复用，listen接受请求，然后交给其他处理，一直listening接受状态，然后磁盘IO。这样就实现网络复用）。如何知道接受处理情况-网络IO? 未完成的时候表示为未完成，完成的时候通过epoll通知完成。

网络IO：网络IO、磁盘IO。

文件的AIO（All In One一体机制）。读取文件，内核发起调用，从磁盘上到到内存buffer，从内核copy到用户的进程。这样会很慢。系统利用内核的MMap机制形成映射，进行内存映射机制，获得的是地址空间，而不再是数据。

网络IO上Epoll是最好的，磁盘IO异步非阻塞(AIO)是最好的。

Nginx：基于时间，支持边缘触发，mmap，AIO的一种轻量级Web服务器。   多个进程相应N个用户请求。并行计算能力。Nginx完全可以用SMP的优势。

采用模块化设计: core + function（模块是管道穿墙，流水线式工作），接受创建模块连接，再接受，循环。

Nginx Feature

• static file serving
• SSL/TLS support
• Virtual hosts
• Reverse proxying
• Load balancing
• Compressing
• Access controls
• URL rewriting
• Custom logging
• Server-side includes
• WebDAV
• Flv streaming
• FastCGI

核心模块，功能模块，组合模块

web反向代理，mail服务器(pop,smtp,imap)

squid反向代理是同步的。

apache root， master process

• 创建新进程
• 回收进程

Nginx也是两类进程：

• master进程，根据配置需要启动slave进程或销毁slave进程；启用新的配置
• slave进程，真正向用户请求的都是slave进程

Nginx可以根据需要，无缝升级。先想mater升级，然后升级slave，等老的slave销毁了，再启用就使用新的slave进程。

Nginx会按需同时运行多个进程：一个主进程master和几个工作进程worker，配置了缓存时还会有缓存加载器进程cache loader和缓存管理器进程cache manager等。所有进程均是仅含有一个线程，并主要通过“共享内存”的机制实现进程间通信，主进程以root用户身份运行，而worker、cache loader和cache manager均以非特权用户身份运行。

主进程主要完成以下工作：
1、读取并验证配置信息；
2、创建、绑定及关闭套接字；
3、启动、终止及维护worker进程的个数；
4、无须中止服务而重新配置工作特性；
5、控制非中断式程序升级，启用新的二进制程序并在需要时回滚至老版本；
6、重新打开日志文件；
7、编译嵌入式perl脚本。

worker进程主要完成的任务包括：
1、接受、传入并处理来自客户端的连接；
2、提供反向代理及过滤功能；
3、Nginx任何能完成的其他任务。

cache loader进程主要完成的任务包括：
1、检查缓存存储中的缓存对象；
2、使用缓存元数据简历内存数据库。

cache manager进程的主要任务：
缓存的失效及过期检验。

Nginx的配置由着几个不同的上下文：main、http、server、upstream和location（还有实现邮件服务反向代理的mail）。配置语言的格式和定义方式遵循所谓的C风格，因此支持嵌套，还有这逻辑清晰并易于创建、阅读和维护等优势。

Nginx的代码是由一个核心和一系列的模块组成，核心主要用于提供web server的基本功能，以及web和mial反向代理的功能；还用于启用网络协议，创建必要的运行时环境以及确保不同的模块之间平滑地运行交互。不过，大多跟协议相关的功能和某应用特有的功能都是由nginx的模块实现的。这些功能模块大致可以成为事件模块、阶段性处理器、输出过滤器、协议、upstream和负载均衡几个类别，这些共同组成了nginx的http功能。事件模块主要用户提供os独立的（不同操作系统的事件机制有所不同）事件通知机制如kqueue或epoll等。协议模块则负责事件nginx通过http、tls/ssl、smtp、pp3以及imap与对应的客户端建立会话。

在nginx内部，进程间的通信是通过模块的pipeline或chain实现的：换句话说，每个功能或操作都由一个模块来实现。例如，压缩、通过FastCGI或uwsgi协议与upstream服务器通信，以及与memcached建立会话等。

work_connections首先用户用户连接数限制，ulimit -n

work process

• 如果是IO密集型，此个数是CPU的1.5或2倍.也有人将此个数设置为跟磁盘数一样。
• 如果是CPU密集型，此个数是CPU个数

Nginx的location匹配规则，Nginx的Location可以有以下几个匹配：

• 〖=〗  严格匹配这个查询。如果找到，停止搜索。
• 〖^~ 〗 匹配路径的前缀，如果找到，停止搜索。
• 〖~ 〗 为区分大小写的正则匹配
• 〖~*〗 表示不区分大小写的正则匹配
• 〖@〗 指定一个命名的location，一般只用于内部重定向请求。

首先对字符串进行匹配查询，最确切的匹配将被使用。然后，正则表达式的匹配查询开始，匹配第一个结果后会停止搜索，如果没有找到正则表达式，将使用字符串的搜索结果，如果字符串和正则都匹配，那么正则优先级较高。

例子：

location = /{
　　# 只匹配对 / 目录的查询.
　　[ config A ]
}

location /{
　　# 匹配以 / 开始的查询，即所有查询都匹配。
　　[ config B ]
}

location ^~ /images/{
　　# 匹配以 /images/ 开始的查询，不再检查正则表达式。
　　[ config C ]
}

location ~* .(gif|jpg|jpeg)$ {
　　# 匹配以gif, jpg, or jpeg结尾的文件，但优先级低于config C。
　　[ config D ]
}

如果要定义多个location，则可以有2种方式：
使用/ ：
location / {
　　client_max_body_size 200m;
　　proxy_connect_timeout 30;
　　proxy_set_header Host $http_host;
　　proxy_set_header x-forwarded-for $remote_addr;
　　proxy_pass http://127.0.0.1:8008;
}

location /tmp/{
　　root /; internal;
}

采用这种方式，/tmp可以放在/的下面，因为“/是匹配任何查询，但是正则表达式规则和长的块规则将被优先和查询匹配”
使用~ /* ：
location ~ /tmp/ {
　　root /tmp; internal;
}

location ~ /* {
　　client_max_body_size 20m;
　　proxy_connect_timeout 30;
　　fastcgi_pass fpass;
　　include fastcgi_params;
}

采用这种方式，/tmp则必须放在~ /*这个前面，因为~是正则匹配的，正则匹配是有顺序的，只要匹配上就不会再往下匹配了。除非在conf中有定义=或者^~，也就是说=和^~的优先级最高，如果匹配上，就不会再去匹配其它的规则了。

 总之，引用Nginx的官方文档的匹配规则：
Directives with the = prefix that match the query exactly. If found, searching stops.All remaining directives with conventional strings, longest match first. If this match used the ^~ prefix, searching stops.Regular expressions, in order of definition in the configuration file.If #3 yielded a match, that result is used. Else the match from #2 is used.

注意：正则表达式的匹配是有顺序的，按顺序匹配。其它的匹配理论上讲是只有优先级，而没有顺序的。

总之：
(location =) > (location 完整路径 >)>(location ^~ 路径) >(location ~* 正则)>(location 路径)
只要匹配到，其它的都会忽略，然后返回到改匹配。
如果都是正则，都能够匹配，以配置文件出现顺序来，谁在前谁优先。

ELinks 是一个 Linux 系统下的纯文本的浏览器，安装后。使用命令elinks -dump URL,即可访问URL路径地址。

启用基于用户的认证：

server {
   server_name www.realure.com
   location /{
      auth_basic "Restricted"
      auth_basic_user_file /etc/nginx/.htpassws;
      ...
   }
   ...
}

看完第十一讲