Nginx应用详解及配置

一、nginx简介

概述：nginx是一款由俄罗斯开发的开源的高性能http服务器和反向代理服务器，同时支持imap/pop3/smtp代理服务，其性能优势着为显著，官网上称：单台nginx服务器可以处理50000并发；

特点：高性能、稳定、消耗硬件资源小、能够处理大并发，主要用于静态的解析，动静页面的分离；

功能：

  1.作为web服务器，nginx处理静态文件、索引文件以及自动索引效率非常高。

  2.作为代理服务器，nginx可以实现无缓存的反向代理加速，提高网站运行速度。

  3.作为负载均衡服务器，nginx既可以在内部直接支持rails和php，也可以支持http代理服务器，对外进行服务。同时支持简单的容错和利用算法进行负载均衡。

优势：

  1.在性能方面，nginx在实现上非常注重效率。它采用内核poll模型，可以支持更多的并发连接，最大可以支持对50 000个并发连接数的响应，而且占用很低的内存资源。

  2.在稳定性方面，nginx采取了分阶段资源分配技术，使得对cpu与内存的占用率非常低。nginx官方表示nginx保持10 000个没有活动的连接，这些连接只占2.5m内存，因此，类似dos这样的攻击对nginx来说基本上是没有任何作用的。

  3.在高可用性方面，nginx支持热部署，启动速度特别迅速，因此可以在不间断服务的情况下，对软件版本或者配置进行升级，即使运行数月也无需重新启动，几乎可以做到7*24小时的不间断运行。

二、nginx实现原理

nginx核心组件：

  核心模块：http模块、event事件模块、mail模块。

  基础模块：http access模块、http fastcgi模块、http proxy模块、http rewrite模块

  第三方模块：http upstream request hash模块、notice模块、http access key模块。

nginx模块分类（基于功能）：

  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。

nginx的进程模型：

  单工作进程模式：除主进程外，还有一个工作进程，工作进程是单线程的，默认为此模式；

  多工作进程模式：每个工作进程包含多个线程；

master进程： 

1.接收外界传递给nginx的信号，进而管理服务的状态等；

2.管理worker进程，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程异常情况下退出后，会自动重新启动新的worker进程；

3.master进程充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护。它不需要处理网络事件，不负责业务的执行，只会通过管理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进程：

1.处理基本的网络事件，多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。

2.一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。

3.worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核心数量一致。

扩展：

http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8930668  ##nginx实现原理

三、nginx支持高并发的原因

i/o模型之select：

  1.每个连接对应一个描述。select模型受限于 fd_setsize（即进程最大打开的描述符数），linux2.6.35为1024,实际上linux每个进程所能打开描数字的个数仅受限于内存大小，然而在设计select的系统调用时，却是参考fd_setsize的值。可通过重新编译内核更改此值，但不能根治此问题，对于百万级的用户连接请求即便增加相应进程数，仍显得杯水车薪；

  2.select每次请求都会扫描一个文件描述符的集合，这个集合的大小是作为select第一个参数传入的值。但是每个进程所能打开文件描述符若是增加了，扫描的效率也将减小；

  3.内核到用户空间，采用内存复制方式传递信息，这样就增加了不必要的复制延迟；

i/o模型之epoll模型：

  1.请求无文件描述字大小限制，仅与内存大小相关；

  2.epoll返回时已经明确的知道哪个socket fd发生了什么事件，不用像select那样再一个个比对；

  3.内核到用户空间，采用共享内存方式传递消息，使用mmap加速内核与用户空间的消息传递；

apache：apache 2.2.9之前只支持select模型，2.2.9之后支持epoll模型；

nginx：支持epoll模型；

四、案例：搭建nginx网站服务

案例环境：

系统类型	ip地址	主机名	所需软件	硬件
centos 6.5 64bit	192.168.100.150	www.linuxfan.cn	nginx-1.12.2.tar.gz	内存：2g cpu：8核

 

 

 

 

 

案例步骤：

安装nginx程序；

优化nginx服务并启动服务；

客户端访问测试；

开启nginx的状态监听模块；

客户端访问nginx的状态监听界面；

企业级优化nginx服务；

访问测试优化后nginx服务；

安装webbench压力测试工具，进行测试nginx性能；

自主学习：nginx服务器内核优化；

安装nginx程序

[root@www ~]# rpm -e httpd --nodeps
[root@www ~]# yum -y install pcre-devel zlib-devel
[root@www ~]# useradd -m -s /sbin/nologin nginx
[root@www ~]# tar zxvf nginx-1.12.2.tar.gz -c /usr/src/
[root@www ~]# cd /usr/src/nginx-1.12.2/
[root@www nginx-1.12.2]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module

注解：
--prefix=/usr/local/nginx ##指定安装位置
--user=nginx --group=nginx ##指定运行服务的用户和组
--with-http_stub_status_module ##开启状态监听模块 
--conf-path= ##指向配置文件存放位置
--error-log-path= ##指向错误日志存放位置
--pid-path= ##指向pid文件存放位置 
--with-rtsig_module ##启用rtsig模块支持（实时信号）
--with-select_module ##启用select模块支持（一种轮询模式,不推荐在高载环境下使用）禁用：--without-select_module
--with-http_ssl_module ##启用ngx_http_ssl_module支持（使支持https请求，需已安装openssl）
--with-http_xslt_module   ##启用ngx_http_xslt_module支持（过滤转换xml请求）
--with-http_image_filter_module ##启用ngx_http_image_filter_module支持（传输jpeg/gif/png 图片的一个过滤器）（默认为不启用，要用到gd库）
--with-http_gzip_static_module ##启用ngx_http_gzip_static_module支持（在线实时压缩输出数据流）
--with-http_degradation_module   ##启用ngx_http_degradation_module支持（允许在内存不足的情况下返回204或444码）
--without-http_access_module ##禁用ngx_http_access_module支持（该模块提供了一个简单的基于主机的访问控制，允许或拒绝基于ip地址）
--without-http_auth_basic_module ##禁用ngx_http_auth_basic_module（该模块是可以使用用户名和密码基于http基本认证方法，来保护你的站点或其部分内容）
---without-http_rewrite_module ##禁用ngx_http_rewrite_module支持（该模块允许使用正则表达式改变url）
--without-http_fastcgi_module ##禁用ngx_http_fastcgi_module支持（该模块允许nginx 与fastcgi 进程交互，并通过传递参数来控制fastcgi 进程工作。）

[root@www nginx-1.12.2]# make &&make install
[root@www nginx-1.12.2]# ls /usr/local/nginx/
client_body_temp  conf  fastcgi_temp  html  logs  proxy_temp  sbin  scgi_temp  uwsgi_temp

优化nginx服务并启动服务

[root@www ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/   ##优化命令执行路径
[root@www ~]# vi /etc/init.d/nginx
#!/bin/bash
# chkconfig: - 99 20
# description: nginx server control script
np="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
npf="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
  start)
    $np;
    if [ $? -eq 0 ]
    then
      echo "nginx is starting!! "
    fi
  ;;
  stop)
    kill -s quit $(cat $npf)
    if [ $? -eq 0 ]
    then
    echo "nginx is stopping!! "
    fi
  ;;
  restart)
    $0 stop
    $0 start
  ;;
  reload)
    kill -s hup $(cat $npf)
    if [ $? -eq 0 ]
    then
      echo "nginx config file is reload! "
    fi
  ;;
  *)
    echo "usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
    exit 1
esac
exit 0
[root@www ~]# chmod +x /etc/init.d/nginx
[root@www ~]# chkconfig --add nginx
[root@www ~]# chkconfig nginx on  
[root@www ~]# /etc/init.d/nginx start
nginx is starting!!
[root@www ~]# netstat -utpln |grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80                  0.0.0.0:*                   listen      3713/nginx

客户端访问测试

开启nginx的状态监听模块

[root@www ~]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf   ##编辑配置文件在server中添加如下行：
47    location /status {
48        stub_status on;
49        access_log off;
50    } 
[root@www ~]# /etc/init.d/nginx restart
nginx is stopping!!
nginx is starting!!

客户端访问nginx的状态监听界面

http://192.168.100.150/status

活动的连接数

已处理的连接数 成功的tcp握手次数 已处理的请求数

企业级优化nginx服务

[root@www ~]# vi  /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
worker_processes 8;
worker_cpu_affinity  00000001  00000010  00000100  00001000  00010000  00100000 01000000  10000000;
error_log  /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log  crit;
pid  /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 204800;

events  {
        use epoll;
        worker_connections 204800;
}

http            {
include mime.types;
default_type  application/octet-stream;
charset  utf-8;
server_names_hash_bucket_size  128;
client_header_buffer_size 2k;
large_client_header_buffers 4 4k;
client_max_body_size 8m;

sendfile  on;
tcp_nopush  on;

keepalive_timeout 60;
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2
        keys_zone=test:10m  inactive=5m;
fastcgi_connect_timeout 300;
fastcgi_send_timeout 300;
fastcgi_read_timeout 300;
fastcgi_buffer_size 4k;
fastcgi_buffers 8 4k;
fastcgi_busy_buffers_size 8k;
fastcgi_temp_file_write_size 8k;

fastcgi_cache test;
fastcgi_cache_valid 200 302 1h;
fastcgi_cache_valid 301 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
fastcgi_cache_min_uses 1;
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;

open_file_cache max=204800  inactive=20s;
open_file_cache_min_uses 1;
open_file_cache_valid 30s;

tcp_nodelay on;

gzip on;
gzip_min_length  1k;
gzip_buffers    4  16k;
gzip_http_version 1.0;
gzip_comp_level 2;
gzip_types  text/plain application/x-javascript text/css application/xml;
gzip_vary on;

log_format  access  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                                  '"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';

server  {
listen 80;
server_name  www.linuxfan.cn;

location / {
        root /usr/local/nginx/html/;
        index index.html index.htm;
}

location /status        {
        stub_status on;
        access_log off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$               {
        expires 30d;
}
access_log  /usr/local/nginx/logs/access.log  access;
        }
}

注解：
worker_processes 8; ##设置worker进程数量
worker_cpu_affinity  00000001  00000010  00000100  00001000  00010000  00100000 01000000  10000000; ##设置每个worker进程对应一个cpu的核心
error_log  /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log  crit; ##指定错误日志
pid  /usr/local/nginx/logs/nginx.pid; ##指定运行时产生的pid文件
worker_rlimit_nofile 204800; ##指定nginx进程最多能够打开多少个文件描述符，通常与系统中的ulimit -n保持一致；
 
events  { ##事件区域配置
        use epoll; ##指定处理模型为epoll
        worker_connections 204800; ##每个进程最多能够处理多少个连接
}
 
http            { ##http服务配置区域
include mime.types; ##指定文件扩展名和文件类型映射表
default_type  application/octet-stream; ##指定文件类型
charset  utf-8; ##指定字符集
server_names_hash_bucket_size  128; ##服务器名字的hash表大小
client_header_buffer_size 2k; ##客户端请求头部buffer大小
large_client_header_buffers 4 4k; ##指定客户端请求中较大的消息头的缓存数量和大小
client_max_body_size 8m; ##指定客户端请求的单个文件的最大字节数
 
sendfile  on; ##开启高效传输模式
tcp_nopush  on; ##防止网络阻塞
 
keepalive_timeout 60; ##客户端连接超时时间
 
#fastcgi相关参数是为了改善网站的性能：减少资源占用，提高访问速度。
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 ##配置fastcgi缓存路径和目录结构等级
        keys_zone=test:10m  inactive=5m; ##关键字区域存储时间和非活动删除时间
fastcgi_connect_timeout 300; ##连接到后端fastcgi的超时时间
fastcgi_send_timeout 300; ##向fastcgi传送请求的超时时间
fastcgi_read_timeout 300; ##接收fastcgi应答的超时时间
fastcgi_buffer_size 4k; ##指定读取fastcgi应答第一部分需要多大的缓冲区
fastcgi_buffers 8 4k; ##指定本地需要用多少和多大的缓冲区来缓冲fastcgi的应答请求
fastcgi_busy_buffers_size 8k; ##通常为fastcgi_buffer_size大小的两倍
fastcgi_temp_file_write_size 8k; ##写入缓存文件时使用多大的数据块，大小同上
 
fastcgi_cache test; ##开启fastcgi的缓存并且为其指定一个名称
fastcgi_cache_valid 200 302 1h; ##指定不同的状态码，其缓存的时间
fastcgi_cache_valid 301 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
fastcgi_cache_min_uses 1; ##url经过被访问多少次将被缓存
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500; ##指定什么情况下不进行缓存
 
open_file_cache max=204800  inactive=20s; ##指定缓存文件最大数量，经过多长时间文件没有被请求后则删除缓存，
open_file_cache_min_uses 1; ##指令中的inactive参数时间内文件的最少使用次数，如果超过这个数字，文件更改信息一直是在缓存中打开的；
open_file_cache_valid 30s; ##指定多长时间检查一次缓存的有效信息，检查该缓存的源文件是否发生变化修改等；
 
tcp_nodelay on; ## nagle算法，有需要发送的就立即发送，连接转换为长连接时使用；
 
gzip on; ##开启gzip压缩
gzip_min_length  1k; ##指定最小压缩文件的大小
gzip_buffers    4  16k; ##指定压缩缓冲区的个数和大小
gzip_http_version 1.0; ##指定压缩版本
gzip_comp_level 2; ##指定压缩等级1-9，9等级最高
gzip_types  text/plain application/x-javascript text/css application/xml; ##指定压缩文件类型
gzip_vary on; ##前端缓存服务器缓存经过压缩的页面
 
log_format  access  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                                  '"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';
##配置日志格式，具体变量表示请结合百度，日志格式为access
server  {
listen 80;
server_name  www.linuxfan.cn;
 
location / {
        root /usr/local/nginx/html/;
        index index.html index.htm;
}
 
location /status        {
        stub_status on;
        access_log off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$               {
        expires 30d; ##指定以上格式的文件将进行缓存
}
access_log  /usr/local/nginx/logs/access.log  access;
        }
}

[root@www~]# /etc/init.d/nginx start
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:75
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:75
nginx: [warn] no "fastcgi_cache_key" for "fastcgi_cache" in /usr/local/nginx/conf/nginx.conf:75
nginx is starting!!
[root@www ~]# netstat -utpln |grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80                  0.0.0.0:*                   listen      3627/nginx
[root@www ~]# ps aux |grep nginx |grep -v grep
root      3627  0.0  0.0  30708   376 ?        ss   18:59   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx     3628  0.1 11.6 113920 57600 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3629  0.0 11.1 113920 54932 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3630  0.0  9.7 113920 48336 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3631  0.0  9.6 113920 47768 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3632  0.0  9.8 113920 48516 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3633  0.0 10.5 113920 52084 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3634  0.0 11.5 113920 57156 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3635  0.0  9.4 113920 46892 ?        s    18:59   0:00 nginx: worker process      
nginx     3636  0.0  0.0  30844   392 ?        s    18:59   0:00 nginx: cache manager process

[root@www ~]# top

访问测试优化后nginx服务

安装webbench压力测试工具，进行测试nginx性能

[root@www ~]# yum -y install gcc ctags
[root@www ~]# wget http://home.tiscali.cz/~cz210552/distfiles/webbench-1.5.tar.gz
[root@www ~]# tar zxvf webbench-1.5.tar.gz -c /usr/src/
[root@www ~]# cd /usr/src/webbench-1.5/
[root@www webbench-1.5]# mkdir /usr/local/man
[root@www webbench-1.5]# make && make install
[root@www webbench-1.5]# cd
[root@www~]# webbench -c 10000 -t 5 http://www.linuxfan.cn:80/index.html ##并发数为10000，时间为5秒
webbench - simple web benchmark 1.5
copyright (c) radim kolar 1997-2004, gpl open source software.
 
benchmarking: get http://www.linuxfan.cn:80/index.html
10000 clients, running 5 sec.
 
speed=147744 pages/min, 1397500 bytes/sec.
requests: 12312 susceed, 0 failed.
[root@www ~]# netstat -nat | awk '/^tcp/ {++s[$nf]} end {for(key in s) print key,"\t",s[key]}' ##查看数据库状态
time_wait  15961 ##表示收到了对方的fin报文，并发送出了ack报文
fin_wait1  166 ##已发送fin报文，等待对方的ack
syn_sent  189 ##这个状态与syn_rcvd遥相呼应，用于建立连接 
fin_wait2  1 ##半关闭状态
established  1343 ##已经建立连接
syn_recv  256 ##已经接收到对方的syn报文，等待ack报文
listen  9 ##监听状态

浏览器访问监控界面刷新测试

nginx服务器内核优化

[root@www ~]# vi /etc/sysctl.conf

[root@www ~]# sysctl -p