Nginx的工作原理和配置详解

一、Nginx简介

Nginx (pronounced engine-x) is a free, open-source, high-performance HTTP server and reverse proxy, as well as an IMAP/POP3 proxy server. Igor Sysoev started development of Nginx in 2002, with the first public release in 2004. Nginx now hosts nearly12.18% (22.2M) of active sites across all domains. Nginx is known for its high performance, stability, rich feature set, simple configuration, and low resource consumption.Nginx是一款免费的、开源的、高性能的HTTP服务器、反向代理服务器、邮件代理服务器。是由俄罗斯人Igor Sysoev人在2002研发成功的，2004年发布第一版公共稳定版。到目前为止，Ngnix市场所占额是12.18%。Nginx以它的高性能，稳定性，丰富特性（第三方模块的支持），配置简单和较低的资源消耗著称。

Nginx的工作流程：

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均应以非特权用户身份运行。

主进程主要完成如下工作：

1. 读取并验正配置信息；
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，实现日志滚动；
7. 编译嵌入式perl脚本；

worker进程主要完成的任务包括：

1. 接收、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任何能完成的其它任务；

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. 使用缓存元数据建立内存数据库；

cache manager进程的主要任务：

1. 缓存的失效及过期检验；
具体，更详细的内容参照官网：nginx.org

二、安装配置nginx

安装：

说明： 这里所使用的操作系统类型，CentOS 6.5

rpm方式装：

下载官方制作好的rpm包，直接安装。下载地址：http://nginx.org/packages/

源码安装：

1、解决依赖关系

# yum groupinstall "Development Tools" "Server Platform Deveopment" -y
yum install openssl-devel pcre-devel -y

2、安装

首先添加用户nginx，实现以之运行nginx服务进程：
# groupadd -r nginx
# useradd -r -g nginx nginx

接着开始编译和安装：
# ./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \   -----> Nginx的安装目录
--error-log-path=/data/applogs/nginx/error.log \	-----> Nginx的错误日志
--http-log-path=/data/applogs/nginx/access.log \	-----> Ngnix的访问日志
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid  \	-----> Nginx的pid文件
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \	-----> Nginx锁文件位置
--user=nginx \	-----> Nginx进程运行时的用户
--group=nginx \	-----> Nginx进程运行时的组
--with-http_ssl_module \	-----> 添加 SSL 模块
--with-http_flv_module \	-----> 添加 flv 格式的模块
--with-http_stub_status_module \	-----> 添加 stub_status 模块
--with-http_gzip_static_module \	-----> 添加 gzip_static 模块
--http-client-body-temp-path=/usr/local/nginx/client/ \	-----> 客户端实体存放位置
--http-proxy-temp-path=/usr/local/nginx/proxy/ \	-----> 代理配置目录
--http-fastcgi-temp-path=/usr/local/nginx/fcgi/ \	-----> fastcgi位置 (php)
--http-uwsgi-temp-path=/usr/local/nginx/uwsgi \	-----> uwsgi位置 （python）
--http-scgi-temp-path=/usr/local/nginx/scgi \		-----> scgi配置的位置
--with-pcre	-----> 支持pcre

# make && make install

配置：

说明：这里使用的安装方式是rmp安装方式。
安装的节点：172.16.10.77

配置文件简单说明：

Nginx的配置有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)。
配置语法的格式和定义方式遵循所谓的C风格，因此支持嵌套，还有着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Mail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进行交互。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分为事件模块、阶段性处理器、输出过滤器、变量处理器、协议、upstream和
负载均衡几个类别，这些共同组成了nginx的http功能。
事件模块主要用于提供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
。
协议模块则负责实现nginx通过http、tls/ssl、smtp、pop3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，每一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。

1、nginx提供web服务

[root@localhost nginx]# cat nginx.conf
user  nginx;
worker_processes  1;

error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
use epoll;
worker_connections  1024;
}

http {
include       /etc/nginx/mime.types;
default_type  application/octet-stream;

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

access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

sendfile        on;

keepalive_timeout  65;
server {
listen 80;
add_header X-Via $server_addr;
server_name www.example.com;
location / {
root /usr/share/nginx/html;
index  index.html index.htm;
rewrite ^/imgs/(.*)$ /images/$1 break;  # 重写url
}

location /status {
stub_status on;
}
# 设置用户认证，认证文件需要使用htpasswd命令生成
location /admin {
index index.html;
root /usr/share/nginx/html;
auth_basic           "admin pass";
auth_basic_user_file /etc/nginx/htpasswd;
}

location /bbs {
proxy_pass http://172.16.10.16/; }
}

include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

结果示例：

2、nginx反向代理、提供缓存

Nginx的反向代理是由proxy模块实现的。结合upstream模块实现简单的负载均衡。
详细信息参考：http://wiki.nginx.org/Modules

[root@localhost nginx]# cat nginx.conf
user  nginx;
worker_processes  1;

error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
use epoll;
worker_connections  1024;
}

http {
include       /etc/nginx/mime.types;
default_type  application/octet-stream;

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

access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

sendfile        on;

keepalive_timeout  65;
proxy_cache_path /data/cache  levels=1:2   keys_zone=web:10m max_size=512m;
upstream web {
#ip_hash;
server 172.16.10.11:80;
server 172.16.10.9:80;
server 172.16.10.16:80 weight=1;
server 172.16.10.77:8080 backup;
}
server {
listen 80;
add_header X-Via $server_addr;
add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;
server_name www.example.com;
location / {
root /usr/share/nginx/html;
proxy_pass http://web; proxy_cache web;
proxy_cache_valid 200 1d;
proxy_cache_valid 301 302 10m;
proxy_cache_valid any 1m;
index  index.html index.htm;
if ($request_method ~* "PUT") {
proxy_pass http://172.16.10.11; break;
}
}

}

include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

结果展示：
如果没有缓存数据，会根据调度算法调度到后端的real server.

4、nginx的FastCgi工作模式

# 在对应的server段添加以下，就可实现 fastcgi 代理

location ~ \.php$ {
root /php;
fastcgi_pass 172.16.10.11:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
include        fastcgi_params;
}

[root@localhost nginx]# cat fastcgi_params
fastcgi_param  GATEWAY_INTERFACE  CGI/1.1;
fastcgi_param  SERVER_SOFTWARE    nginx;
fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string;
fastcgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method;
fastcgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type;
fastcgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length;
fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME    $document_root$fastcgi_script_name;
fastcgi_param  SCRIPT_NAME        $fastcgi_script_name;
fastcgi_param  REQUEST_URI        $request_uri;
fastcgi_param  DOCUMENT_URI       $document_uri;
fastcgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root;
fastcgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol;
fastcgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr;
fastcgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port;
fastcgi_param  SERVER_ADDR        $server_addr;
fastcgi_param  SERVER_PORT        $server_port;
fastcgi_param  SERVER_NAME        $server_name;

# 在172.16.10.11上配置好，php-fpm环境
yum install php-fpm

配置监听端口： /etc/php-fpm.d/www.conf
listen = 172.16.10.11:9000
允许访问端口：注释表示any
;listen.allowed_clients = 127.0.0.1

mkdir /php
vim /php/index.php
<?php
phpinfo();
?>

启动php-fpm

结果展示：