Nginx底层设计与源码分析
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1.1　Nginx优势与4种应用示例

1. Nginx优势

Nginx是一个Web服务器，可以用于反向代理、负载均衡等场合。Nginx具有以下优点。

  • 高性能：相比于其他Web服务器（例如Apache），Nginx在正常请求以及高峰请求期，可以更快地响应请求。
  • 高可靠：Nginx采用多进程模型，具体分为主进程和工作进程。主进程负责监视工作进程，当工作进程异常退出时，可以快速拉起一个新的工作进程，从而为用户提供稳定服务。它在工业上的广泛应用也充分证明了这一点。
  • 高并发：Nginx通常作为网关级服务，其支持的并发量通常在万级别，经过优化甚至可以达到十万级别。
  • 易扩展：Nginx是模块化设计，具有极高的扩展性，使用者可以根据自身需求，定制开发相应模块。
  • 热部署：Nginx提供了优雅重启以及平滑升级的方案，使用户在修改配置文件或者升级Nginx时，不会影响线上服务。
  • 跨平台：Nginx支持多种平台，例如Linux、Windows、macOS。

截至本书定稿，Nginx最新的开发版本为1.17.4。本书以1.16.0版本为例为读者介绍Nginx源码。

2. Nginx应用

Nginx在工业界的主要用途有4种：HTTP服务器、反向代理、负载均衡以及正向代理。下面逐一进行介绍。

（1）HTTP服务器

Nginx本身可以充当最简单的静态资源服务器，下面给出一个简单的Nginx充当静态资源服务器的配置：

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    location /{
        index index.html;
    }
}

当服务器含有动态资源时，动静分离是一种常用的解决方案。对于静态资源，Nginx可以充当服务器。对于动态资源，Nginx可以充当反向代理。下面给出动静分离的Nginx配置示例：

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    location /{
        index index.html;
    }
        #静态资源，例如gif、jpg等，Nginx充当服务器
    location ~ .(gif|jpg|js|css)$ {
        root static_resource_path;
    }
    #动态资源，例如PHP文件，Nginx充当反向代理
    location ~ .php${
        proxy_pass http:// localhost:8000;
    }
}

（2）反向代理

反向代理是一种代理服务器。反向代理根据客户端的请求，从一组或者多组服务器中获取资源，然后返回给客户端。对于客户端而言，其仅仅知道代理服务器的地址，并不知道代理服务器后端的一组或者多组服务器。下面给出一个Nginx充当反向代理的配置示例：

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    location /{
        proxy_pass http:// localhost:8000;
    }
}

值得一提的是，Nginx不仅可以充当HTTP（HTTPS）反向代理服务器，还可以充当TCP反向代理服务器。

（3）负载均衡

当客户端请求量比较多时，我们通常需要多个服务端同时提供服务。通过反向代理使服务端对客户端透明，客户端只需要知道代理服务器的地址即可。Nginx充当反向代理时，会给每个客户端请求分配一个后端服务器进行处理，如图1-1所示。那么，Nginx该如何选择后端服务器呢？这就涉及负载均衡问题。Nginx提供了多种负载均衡方案供选择，例如加权轮询、源IP散列、响应时间、URL散列等。

图1-1　Nginx负载均衡

下面给出Nginx加权轮询的配置示例。

upstream backend{
    server localhost:8081 weight=1;
    server localhost:8082 weight=2;
}
server {
    listen 80;
    location /{
        proxy_pass http:// backend;
    }
}

（4）正向代理

正向代理是位于客户端与目标服务器之间的服务器。当客户端需要从目标服务器获取资源时，客户端将发送请求给正向代理，由代理服务器从目标服务器获取数据，之后再转交给客户端。Nginx可以充当HTTP正向代理服务器，下面给出一个简单示例。

#DNS server
resolver 8.8.8.8;
server {
    listen 80;
    location /{
    proxy_pass http:// $host$request_uri;
    }
}
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