Nginx 的介绍和安装

前言，本想着一篇文章写完 Nginx 所有相关知识点，但是写着写着发现太多了，迫不得已拆分为多篇文章。我会尽量保证文章不是很散，利于查找，与此同时，我也会提供一个目录对文章进行归类。

什么是 nginx

Nginx 是一个开源、高性能、可靠的 HTTP 中间件、代理服务。

关于正向代理与反向代理

正向代理代理的客户端，而反向代理代理的则是服务端。比如，如果挂 vpn 代理访问 google 就是正向代理。

常见的 web 服务器

Apache、Nginx、Lighttpd、Tomcat、Jetty、Weblogic、IIS、Jboss、Netty、Glassfish、Resin、Websphere

Apache、Nginx、Lighttpd 服务器，都是静态 web 服务器，在 Nginx 之前，绝大部分企业，都采用 Apache 使用 Apache，Lighttpd 则比较轻量级。Jetty、Tomcat 则是动态的 Http 服务器。

nginx 的优势

IO 多路复用 epoll

什么是 IO 多路复用

知乎-罗志宇 IO 多路复用是什么意思？

I/O 就是指的我们网络 I/O，多路指多个 TCP 连接(或多个 Channel)，复用指复用一个或少量线程。串起来理解就是很多个网络 I/O 复用一个或少量的线程来处理这些连接。如下图：

I/O 复用解决的是并发性请求的问题。处理多个并发请求，要产生多个 I/O 流来进行系统内核数据的读取。常用的两种处理方式是串行，前一个阻塞，后面无法继续进行处理、并行处理请求－实现最大并发和吞吐。

普通版:
老师给一个班学生出题，并且老师不停挨个询问学生有没有做完试题，如果有
学生做完试题，则解答，这种方式采用的是串行的处理方式。

强化版：
老师分身，创建多个线程老师，分别处理每个学生做完的试题，这种方式采用的是多线程的处理方式。但是资源分配上、上下文切换会出现额外资源消耗。

究极版：
真正的I/O多路复用
学生（网络请求-请求数据分组到达）主动上报自己做题的情况，复用的是老师处理学生做题情况的线程

多路复用的三种方式：select 、poll、epoll

select 模型:
即系统发出select系统调用，等待内核主动将可用的文件描述符(fd)信息发送给应用一端，fd未准备好，应用会block住socket请求，当fd就许后，select 会遍历维护的文件描述符发现可用的文件描述符。
缺点：采用线性遍历的方式获取可用的fd文件描述符，可维护文件描述符大小有限制为1024

epoll 模型：
每当fd就绪，系统采用回调函数将fd放入就绪列表，效率非常高。
优点：每当fd就绪，系统采用回调函数将fd放入就绪列表，效率非常高 最大连接数没有限制

内核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。

轻量级

初始功能模块少，可手动添加移除模块
代码模块化，便于代码拓展

CPU 亲和

现在的 CPU 大多都是多核的，而 Nginx 由多个 worker 进程同时工作，每个 worker 进程都与固定的一个 CPU 核心绑定，减少切换 CPU 的 cache miss(缓存未命中，查找地址不在 Cache 中)，从而获取更好的性能。

CPU Cache：

Cpu Cache 是一个快速缓存，访问速度比内存块很多，但是空间小，只能缓存部分内存数据
按照功能划分，可以分为：指令缓存(code cache)、数据缓存(data cache)、TLB 缓存(translation lookaside buffer，加速虚拟地址转物理地址)
按照速度划分，大部分主流 CPU 都有二级甚至三级缓存：L1、L2、L3

sendfile 文件处理机制

Nginx 采用 sendfile 处理机制，所以静态文件的处理相当快。

Sendfile（零拷贝）：

普通的静态资源处理方式需要将文件加载到内核空间(Kernel Space)中，再拷贝到用户空间(User Space)中，这个过程发生了多次切换——

而静态文件无需用户空间，所以使用 sendfile 零拷贝的方式更为合适：

安装 nginx

nginx 的版本

Mainline version 开发版
Stable version 稳定版
Legacy version 历史版本

下载地址

下载地址：http://nginx.org/en/download.html

在此页面上共有如下几个可以下载的选项：

Mainline version
Stable version
Legacy versions
Source Code 源代码
Pre-Built Packages

除此之外，还有如下几个选项：

使用 yum 安装

具体请参考官方文档：http://nginx.org/en/linux_packages.html

# 新建nginx yum源
vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo

# 加入如下配置
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key

[nginx-mainline]
name=nginx mainline repo
baseurl=http://nginx.org/packages/mainline/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=0
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key

配置完成后，可以通过 yum list | grep nginx 查看可安装的包。使用如下命令安装 nginx：

yum install nginx

Ubuntu 下安装

sudo apt-get install nginx

编译安装

确认 gcc、g++ 开发类库是否装好：

# ubuntu 
sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install libtool

# centos
sudo yum -y install gcc automake autoconf libtool make
sudo yum install gcc gcc-c++

安装 PCRE 正则表达式库：

# centos
sudo yum install pcre-devel

# ubuntu
sudo apt-get install libpcre3 libpcre3-dev

安装 openssl 依赖：

# ubuntu
sudo apt-get install openssl
sudo apt-get install libssl-dev

# centos
yum -y install openssl openssl-devel

安装 zlib 依赖：

# ubuntu 
sudo apt-get install zlib1g-dev

# centos
sudo yum install zlib-devel

安装 nginx：

cd /usr/local/src
wget http://nginx.org/download/nginx-1.3.9.tar.gz
tar -zxvf nginx-1.3.9.tar.gz
cd nginx-1.3.9
./configure
make
make install

编译参数

路径可参考 nginx 目录结构一节

在编译 nginx 时，即执行 ./configure 命令时，可以指定一些参数为对 nginx 进行定制，比如指定 nginx 模块的位置：

./configure --modules-path=/usr/lib64/nginx/modules

如果你已经安装了 nginx，可以通过命令 nginx -V 查看支持的参数:

[root@Feathers nginx]#  nginx -V
nginx version: nginx/1.14.2
built by gcc 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28) (GCC) 
built with OpenSSL 1.0.2k-fips  26 Jan 2017
TLS SNI support enabled
configure arguments: 
# 指定安装目录、各种文件路径
--prefix=/etc/nginx 
--sbin-path=/usr/sbin/nginx # 执行文件路径
--modules-path=/usr/lib64/nginx/modules # 模块路径
--conf-path=/etc/nginx/nginx.conf # 配置文件路径
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log # 错误日志路径
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log # 访问日志路径
--pid-path=/var/run/nginx.pid # pid文件路径
--lock-path=/var/run/nginx.lock # nginx锁路径

# 执行对应模块时，nginx所保留的临时性文件
--http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp 
--http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp 
--http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp 
--http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp 
--http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp 

# nginx进程启动的用户和组
--user=nginx 
--group=nginx 

# 下面以with开头的时编译时添加的模块，如果你要的模块存在在这下面，说明模块已经安装
--with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-stream --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module 

# 设置额外的参数将被添加到CFLAGS变量
--with-cc-opt='-O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector-strong --param=ssp-buffer-size=4 -grecord-gcc-switches -m64 -mtune=generic -fPIC' 

# 设置附加参数，链接系统库
--with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -pie'

nginx 的目录结构

如果是 yum 安装，安装后的文件分散于各个目录，可以使用命令 rpm -ql nginx 查看所有安装后的文件

安装 nginx 后目录结构如下：

# 执行命令，比如启动关闭管理
/usr/sbin/nginx
/usr/sbin/nginx-debug

# 主配置文件
/etc/nginx
/etc/nginx/nginx.conf
/etc/nginx/conf.d
/etc/nginx/conf.d/default.conf

# 日志路径
/var/log/nginx

# nginx日志轮转配置，用于logrotate服务(linxu系统服务)的日志切割
/etc/logrotate.d/nginx

# cgi配置、fastcgi配置
/etc/nginx/fastcgi_params
/etc/nginx/scgi_params
/etc/nginx/uwsgi_params

# 编码转换映射转化文件（不常用）
/etc/nginx/koi-utf
/etc/nginx/koi-win
/etc/nginx/win-utf

# 设置http协议的Content-Type与扩展名的对应关系
/etc/nginx/mime.types

# 新版centos采用配置方式实现守护进程的管理（systemd），下面的配置文件是nginx对此的支持
/usr/lib/systemd/system/nginx-debug.service
/usr/lib/systemd/system/nginx.service
/etc/sysconfig/nginx
/etc/sysconfig/nginx-debug

# 模块目录，模块以及模块依赖会放到下面的文件夹中
/etc/nginx/modules
/usr/lib64/nginx # 目录
/usr/lib64/nginx/modules

# 帮助手册，可以使用man命令查看
/usr/share/doc/nginx-1.14.2
/usr/share/doc/nginx-1.14.2/COPYRIGHT
/usr/share/man/man8/nginx.8.gz

# nginx 缓存目录，nginx cache的默认缓存路径
/var/cache/nginx

# nginx静态资源默认存储路径
/usr/share/nginx
/usr/share/nginx/html
/usr/share/nginx/html/50x.html
/usr/share/nginx/html/index.html

/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/nginx
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/nginx/check-reload
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/nginx/upgrade

启动停止重启 nginx

# 快速停止nginx，不管有没有正在处理的请求
nginx -s stop
# 优雅退出，退出前完成已经接受的请求
nginx -s quit

# 使用发送信号的方式停止nginx
# 快速停止nginx，此方式等同于 kill -9
kill -TERM 进程id
# 优雅退出
kill -QUIT 进程id

# 启动nginx
nginx -c 配置文件地址
nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

# 验证nginx配置文件是否正确，如果显示nginx.conf syntax is ok nginx.conf test is successful 则说明配置文件正确
nginx -t 

# 启动之前校验nginx配置文件的正确性
nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

# 重新加载nginx.conf
nginx -s reload

# 重启nginx服务
kill -HUP 2255

关于 Nginx 模块

nginx 的模块分为两种：

nginx 官方模块
第三方模块

查看 nginx 编译时自带的模块：

nginx -V， 编译参数中以with开头的就是编译时nginx已经带着的模块
--with-compat 
--with-file-aio 
--with-threads 
--with-http_addition_module 
--with-http_auth_request_module 
--with-http_dav_module 
--with-http_flv_module 
--with-http_gunzip_module 
--with-http_gzip_static_module 
--with-http_mp4_module 
--with-http_random_index_module 
--with-http_realip_module 
--with-http_secure_link_module 
--with-http_slice_module 
--with-http_ssl_module 
--with-http_stub_status_module 
--with-http_sub_module 
--with-http_v2_module 
--with-mail 
--with-mail_ssl_module 
--with-stream 
--with-stream_realip_module 
--with-stream_ssl_module 
--with-stream_ssl_preread_module

Nginx 的介绍和安装