nginx服务与调优

news2024/12/27 0:44:55

一、nginx概述：

1.Nginx简介：

Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器。是一款轻量级的高性能的web服务器/反向代理服

务器/电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，单台物理服务器可支持30 000～50 000个并发请求。

2.基础特性：

模块化设计，较好的扩展性

高可靠性

支持热部署：不停机更新配置文件，升级版本，更换日志文件

低内存消耗：10000个keep-alive连接模式下的非活动连接，仅需2.5M内存

event-driven,aio,mmap，sendfile

2.Apache：

Apache是以进程为基础的结构，进程要比线程消耗更多的系统开支，不太适用于多处理器环境，因此，在一个apache Web站点扩容时，通常是增加服务器或扩充群集节点而不是增加处理器。

3、Nginx和Apache最核心的区别：

nginx并发性比较好， CPU占用内存低，如果rewrite频繁，选用apache最佳。

Nginx处理静态文件好，耗费内存少，只适合静态和反向。

apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程，nginx是异步的，多个连接可以对应一个进程。

Apache在处理动态有优势。

IO模型

I/O在计算机中指Input/Output， IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的输入输出量(或读写次数)，是衡量磁盘性能的主要指标之一

Linux 的 I/O

磁盘I/O 磁盘I/O是进程向内核发起系统调用，请求磁盘上的某个资源比如是html 文件或者图片，然后内核通过相应的驱动程序将目标文件加载到内核的内存空间，加载完成之后把数据从内核内存再复制给进程内存，如果是比较大的数据也需要等待时间
网络I/O : 一切皆文件,本质为对socket文件的读写网络通信就是网络协议栈到用户空间进程的IO就是网络IO

I/O就是把数据从内核空间中的内存数据复制到用户空间中进程的内存当中

网络l/O过程

1.客户端发起请求先发送到网卡

2.网卡收到的报文复制到内核空

3.内核空间再复制到用户空间的应用程序空间

4.nginx 分析得到一个磁盘页面文件

5.再将需求反馈给内核空间，应为应用程序没有权限从磁盘上直接读取文件，需要依靠内核

6.内核去磁盘上找到所需要的文件，加载到内核空间

7.加载后再复制到用户空间

8.用户空间构建响应报文，交给内核空间，内核空间再复制给网卡，返回给用户

整个过程会来回切换用户空间，内核空间那么我们可以再次基础上做优化处理

I/O 模型相关概念

同步/异步（消息反馈机制）：关注的是消息通信机制，即调用者在等待一件事情的处理结果时，被调用者是否提供完成状态的通知。

同步：synchronous，被调用者并不提供事件的处理结果相关的通知消息，需要调用者主动询问事情是否处理完成

异步：asynchronous，被调用者通过状态、通知或回调机制主动通知调用者被调用者的运行状态

阻塞/非阻塞：关注调用者在等待结果返回之前所处的状态

阻塞：blocking，指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间，调用结果返回之前，调用者被挂起，干不了别的事情。
非阻塞：nonblocking，指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值，而无需等到IO操作彻底完成，在最终的调用结果返回之前，调用者不会被挂起，可以去做别的事情。

阻塞型 I/O 模型

优点：程序简单，在阻塞等待数据期间进程/线程挂起，基本不会占用 CPU 资源
缺点：每个连接需要独立的进程/线程单独处理，当并发请求量大时为了维护程序，内存、线程切换开销较大，apache 的preforck使用的是这种模式。

非阻塞型 I/O 模型

用户线程发起IO请求时立即返回。但并未读取到任何数据，用户线程需要不断地发起IO请求，直到数据到达后，才真正读取到数据，继续执行

多路复用 I/O 型

它的基本原理就是select/poll/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程。当用户进程调用了select，那么整个进程会被block，而同时，kernel会“监视”所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。

信号驱动式 I/O 模型

信号驱动I/O的意思就是我们现在不用傻等着了，也不用去轮询。而是让内核在数据就绪时，发送信号通知我们

优点：线程并没有在等待数据时被阻塞，内核直接返回调用接收信号，不影响进程继续处理其他请求因此可以提高资源的利用率
缺点：信号 I/O 在大量 IO 操作时可能会因为信号队列溢出导致没法通知

异步 I/O 模型

异步I/O 与信号驱动I/O最大区别在于，信号驱动是内核通知我们何时开始一个I/O操作，而异步I/O是由内核通知我们I/O操作何时完成。

这五种 I/O 模型中，越往后，阻塞越少，理论上效率也是最优前四种属于同步 I/O，因为其中真正的I/O 操作(recvfrom)将阻塞进程/线程，只有异步 I/O 模型才与 POSIX 定义的异步 I/O 相匹配

nginx支持的事件驱动模型

1、select：

select库是在linux和windows平台都基本支持的事件驱动模型库，并且在接口的定义也基本相同，

只是部分参数的含义略有差异，最大并发限制1024，是最早期的事件驱动模型。

2、poll：

在Linux 的基本驱动模型，windows不支持此驱动模型，是select的升级版，取消了最大的并发限制，在编译nginx的时候可以使用--with-poll_module和--without-poll_module这两个指定是否编译select库。

3、epoll：

epoll是库是Nginx服务器支持的最高性能的事件驱动库之一，是公认的非常优秀的事件驱动模型，它和select和poll有很大的区别，epoll是poll的升级版，但是与poll有很大的区别.

epoll的处理方式是创建一个待处理的事件列表，然后把这个列表发给内核，返回的时候在去轮训检查这个表，以判断事件是否发生，epoll支持一个进程打开的最大事件描述符的上限是系统可以打开的文件的最大数，同时epoll库的I/O效率不随描述符数目增加而线性下降，因为它只会对内核上报的“活跃”的描述符进行
操作。

nginx 模块

核心模块：是 Nginx 服务器正常运行必不可少的模块，提供错误日志记录、配置文件解析、事件驱动机制、进程管理等核心功能
标准HTTP模块：提供 HTTP 协议解析相关的功能，比如：端口配置、网页编码设置、 HTTP响应头设置等等
可选HTTP模块：主要用于扩展标准的 HTTP 功能，让 Nginx 能处理一些特殊的服务，比如：Flash 多媒体传输、解析 GeoIP 请求、网络传输压缩、安全协议 SSL 支持等
邮件服务模块：主要用于支持 Nginx 的邮件服务，包括对 POP3 协议、 IMAP 协议和 SMTP协议的支持
Stream服务模块: 实现反向代理功能,包括TCP协议代理
第三方模块：是为了扩展 Nginx 服务器应用，完成开发者自定义功能，比如： Json 支持、 Lua 支持等

nginx高度模块化，但其模块早期不支持DSO机制;1.9.11 版本支持动态装载和卸载