nginx的基本功能和原理

一、Nginx的模块和工作原理

　　nginx由内核和模块组成：

　　1.内核：其设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单。仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个location block（location是nginx配置中的一个指令，用例URL匹配），而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同的模块取完成相应的工作。

　　2.从结构上分为‘核心模块、基础模块、第三方模块’：

　　　核心模块：HTTP模块、EVENT模块、MAIL模块。

　　　基础模块：HTTP Access模块、HTTPFastCGI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模块以及根据需求自己开发的模块。

　　3.从功能上划分为‘Handlers、Filters、Proxies’：

　　　Handlers（处理器模块）：此类模块直接出来请求，并输出内容和修改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，最后有nginx输出。

　　　Proxies（代理类模块）：此类模块是nginx的HTTP Upstream质量的模块，这些模块主要与后端一些服务（例如FastCGI）进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。

　　如下图，展示了Nginx模块常规的HTTP请求和响应过程：

　　nginx本身做的工作很少，当它接到一个HTTP请求时，它仅仅是通过查找配置文件将此请求映射到一个location block，而此location中所配置的各个指令则会启动不同的模块取完成工作，因此模块可以看做nginx真正的劳动工作者。通常一个location的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块（当然，多个location可以复用一个模块）。handler模块负责处理请求，完成相应内容的生成，而filter模块对相应内容进行处理。

　　nginx的模块直接被编译仅nginx，隐藏属于静态编译方式。启动nginx后，nginx的模块被自动加载，不想Apache，首先将模块编译成一个so文件，然后在配置文件中指定是否进行加载。在解析配置文件时，nginx每个模块都有可能处理某个请求，但是同一个处理请求只能由一个模块完成。

 二、、nginx能做什么

　　1.正向代理

　　简单的说，我是一个用户，我无法直接访问一个网站，但是我能访问一个代理服务器，这个代理服务器能访问我不能访问的网站，预算我先连上代理服务器，告诉它我需要访问那个无法访问的网站的内容，代理服务器去取回来，然后返回给我。从网站的角度，只在代理服务器来取内容的时候有一次记录。结论是，正向代理，是一个位于客户端与原始服务器（origin server）之间的服务器，为了从原始服务器取得内，客户端向代理发送一个请求并指定原始目标（原始服务器），然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。

　　2.反向代理

　　例如需要访问localhost:8080/views/test1这个页面，但view对应的服务器上没有test1这个资源，它是从另外一个服务器调用的资源。这样，view对应的服务器就使用了反向代理。即，用户只需要把请求发给特定的反向代理服务器，用户不需要知道请求具体是谁处理的，由代理服务器统一处理。反向代理，对于客户端而言，它就像是原始的服务器，客户端不需要做任何特别的设置。客户端向反向代理的命名空间（namespace）中的内容发送普通请求，接着反向代理服务器讲判断向何处（原始服务器）转交请求，并将返回的内容（就像这些内容原本是它自己一样）返回给客户端。

　　正向代理的典型用途是在为防火墙内的局域网客户端提供访问Internet的途径。正向代理还可以使用缓冲特性减少网络使用率。反向代理的典型用途是将防火墙后面的服务器提供给Internet用户访问。反向代理还可以为后端的多台服务器提供负载平衡，或为后端较慢的服务器提供缓冲服务。总之而已，正向代理，对应客户端而言，代理服务器代理客户端，转发请求，并将获得的内容返回给客户端；反向代理，对于客户端而言，代理服务器就像原始服务器，代理集群的web节点服务器返回结果。nginx就是一台反向代理服务器。

 　　3.负载均衡

 　　负载均衡也是nginx常用的一个功能，所谓负载均衡即分摊多个操作单元上进行执行，例如web服务器、ftp服务器、企业关键应用服务器和其他关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。简单而言就是，当有2台或者以上服务器时，根据规则随机地将请求分发到制定的服务器处理，负载均衡配置一般都需要同时配置反向代理，通过反向代理跳转到负载均衡。目前nginx提供3种自带的负载均衡，还有2种常用的第三方策略。

　　3.1 RR：安装轮询（默认）方式进行负载，每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。虽然这种方式简便、成本低，但缺点是：可靠性低和负载分配不均衡。

　　3.2 权重：指定轮询几率，weight和访问比例成正比，用于后端服务器性能不均的情况。

　　此时，8080和8081分别占90%和10%。

　　3.3 ip_hash：上面2种方式都有一个问题，就是下一个请求来的时候，请求可能分发到另外一个服务器，当我们的程序不是无状态的时候（采用session保存数据），这个时候，就有一个很大的问题，比如把登录信息保存到了session中，那么跳转到另外一个服务器的时候就需要重新登录了，所以很多时候，我们只需要一个客户只访问一个服务器，那么就需要用到iphash。iphash的每个请求按访问ip的hash结果分配，这个每个访客访问一个后端服务器，可以解决session问题。

　　3.4 fair（第三方）：按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

 　　3.5 url_hash（第三方）：按访问URL的hash结果进行分配请求，使每个URL定向到同一个后端服务器，后端服务器为缓存时比较有效。在upstream中加入hash语句，server语句中不能写入weight等其他的参数，hash_method是使用hash算法。

　　4.HTTP服务器（包括动静分离）