Nginx进程结构

Nginx有两种进程结构：一种是单进程结构，一种是多进程结构。

单进程结构实际上不适用于生产环境，只适合在开发、调试时使用。这是因为在生产环境中需要保证Nginx足够健壮，且能够充分利用 CPU多核的特性。

因此默认配置中也是打开多进程的Nginx。

Nginx多进程结构下，进程种类有三类：

master进程 + worker进程 + cache进程

Master进程的功能是用来管理Worker进程，真正处理用户请求的是Worker进程，Master进程负责监控每一个Worker进程是否在正常工作、是否需要热部署等。

Cache进程负责对上游服务器发来的动态请求响应做缓存处理，缓存是需要在多个worker进程间共享的，CL进程（Cache Loader）负责做缓存的载入，CM进程（Cache Manager）负责做缓存的管理，实际上如果需要对用户请求返回缓冲中的内容，则还是由Worker进程来处理。

Worker进程的个数：

Master进程只有一个，Cache进程分别有一个Manage进程和一个Load进程。
对于Worker进程，一般配置为与CPU的核数一致，Nginx希望每一个Worker进程从头到尾占有一个核。
因此在配置Nginx时，除了需要把Worker进程的数量配置成与CPU核数一致外，还需要把Worker进程与某一个CPU核绑定，这样可以更好的使用每个核上的CPU缓存，提高缓存命中率。

另外，在配置Nginx时也会把Nginx的进程优先级调到最高，这样在操作系统进行进程调度时会为Nginx分配更多的时间片，从而减少无谓的进程间切换。

进程结构图

为什么Nginx使用的是多进程结构而不是多线程结构？

最核心的目的，就是要保证Nginx的高可用性和高可靠性。

如果Nginx使用多线程结构，因为线程之间是共享内存地址空间的，如果某个第三方模块因为内存地址访问越界等问题引发了段错误，将会导致整个Nginx进程都挂掉。而采用多进程结构则基本不会出现这样的问题。

Nginx在多进程结构设计上同样遵循了实现高可用性、高可靠性的思路：
在Master进程中，通常第三方模块是不会加入功能代码的。虽然Nginx允许第三方模块在Master进程中添加独有的、自定义的一些方法，但是通常没有第三方模块会这么做。

Liunx信号量管理机制

所有信号量

Linux信号量

常用信号量

SIGCHLD kill -17 $PID
SIGQUIT kill -3 $PID
SIGTERM kill -15 $PID
SIGKILL kill -9 $PID
SIGHUP kill -1 $PID
SIGUSER1 kill -10 $PID
SIGUSER2 kill -12$PID
SIGWINCH kill -17 $PID

使用信号量管理master和worker

master进程

Mster进程

worker进程

work

命令行

演示

终止

[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep 
root      4847     1  0 11月16 ?      00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx     4848  4847  0 11月16 ?      00:00:00 nginx: worker process
[root@wzj ~]# kill -s SIGTERM 4847
[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep

重载配置

[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep 
root     41438     1  0 16:42 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx    42585 41438  0 16:42 ?        00:00:00 nginx: worker process
[root@wzj ~]# kill -s SIGHUP 41438
// 关掉旧的worker进程，重载配置开启新的worker进程，可以看到master ID是不变的
[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep 
root     41438     1  0 16:42 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx    42892 41438  0 16:43 ?        00:00:00 nginx: worker process

热升级的流程

不停机生效新的配置

btj

热升级的流程

1、将旧的nginx文件替换成新的nginx文件

2、向master进程发送USER2信号

3、master进程修改pid文件，加后缀.oldbin

4、master进程用新nginx文件启动新master进程

5、向旧的master进程发送WINCH信号，旧的worker子进程退出

6、回滚情形：向旧master发送HUP，向新的master发送QUIT

Nginx热部署完整步骤演示

[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep 
root     41438     1  0 16:42 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx    42892 41438  0 16:43 ?        00:00:00 nginx: worker process
[root@wzj ~]# kill -s SIGUSR2 41438
# 可以看到启动了新的master进程
[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep 
root      8380 41438  0 19:18 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx     8383  8380  0 19:18 ?        00:00:00 nginx: worker process
root     41438     1  0 16:42 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx    42892 41438  0 16:43 ?        00:00:00 nginx: worker process
[root@wzj ~]# ls /usr/local/nginx/logs/
access.log  error.log  nginx.pid  nginx.pid.oldbin
#存的旧的master的pid号
[root@wzj ~]# cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin 
41438

#可以从上面看到此时nginx是新旧并存的，这里不能直接退出master这样就不能回滚了，发送SIGWINCH信号将旧的worker子进程退出
[root@wzj ~]# kill -s SIGWINCH 41438 
#可以看到就剩下旧的master了，旧的worker都退出了（注: 要是回滚的话用kill -s SIGHUB pid 就行）
[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep
root      8380 41438  0 19:18 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx     8383  8380  0 19:18 ?        00:00:00 nginx: worker process
root     41438     1  0 16:42 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx

#如果测试没问题不需要回滚了那就可以退出旧的master进程了
[root@wzj ~]# kill -s SIGQUIT 41438
[root@wzj ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep
root      8380     1  0 19:18 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx     8383  8380  0 19:18 ?        00:00:00 nginx: worker process
//存放旧的pid文件也删除了
[root@wzj ~]# ls /usr/local/nginx/logs/ 
access.log  error.log  nginx.pid

Nginx模块化管理机制

模块结构图

模块体系结构

Nginx编译安装

Nginx编译安装的配置参数

参数	含义
–prefix	指定安装的目录
–user	运行nginx的worker子进程
–group	运行nginx的worker子进程
–pid-path	存放进程运行pid’文件的路径
–config-path	配置文件nginx.conf的存放路径
–error-log-path	错误日志error.log的存放路径
–http-log-path	访问日志access.log的存放路径
–wit-pcre	pcre库的存放路径，正则表达式会用到
–with-zlib	zlib库的存放路径，gizp模块会用到

内置参数默认原则

显示加上，默认不内置：–with

显示去掉，默认内置：–without

演示

Nginx配置文件

配置文件结构

虚拟主机分类

基于多IP的虚拟主机

基于多端口的虚拟主机

基于域名的虚拟主机

Nginx基础应用-核心指令

配置文件main段核心参数用法

核心参数

user  USERNAME [GROUP]
			解释：指定运行nginx和worker子进程的属主和属组，其中属组可以不指定
			实例：
					user nginx nginx;

pid DIR
			解释：指定运行nginx的master主进程的pid文件存放路径
			示例：
					pid /opt/nginx/logs/nginx.pid;
					
worker_rlimit_nofile number
			解释：指定worker子进程可以打开的最大文件句柄数
			示例：
					worker_rlimit_nofile 20480;
					
worker_rlimit_core size
			解释：指定worker子进程异常终止后的core文件，用于记录分析问题
			示例：
					Worker_rlimit_core 50M;
					working_directory /opt/nginx/tmp;
					
worker_processes number | auto
			解释：指定nginx启动的worker子进程数量
			示例：
					worker_processes 4;
					worker processes auto;
					
worker_cpu_affinity cpumask1 cpumask2...
			解释：将每个worker子进程与我们的CPU物理核心绑定
			示例：
					worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;
					4个物理核心，4个worker子进程
					worker cpu affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;  #8物理核心，8个worker子进程
					worker_cpu_affinity 01 10 01 10; #2个物理核心，4个子进程
			备注：将每个worker子进程与特定CPU物理核心绑定，优势在于：避免同一个worker子进程在不同的CPU核心上切换，缓存失效降低性能；其并不能真正的避免进程切换
			
worker_priority number
			解释：指定worker子进程的nice值，以调整运行nginx的优先级，通常设定为负值，以优点调用nginx
			示例：
					worker_priority -10;
			备注：Liunx默认进程的优先级是120，值越小越优先；nice设定范围为-20到+19
      
worker_shutdown_timeout time
			解释：指定worker子进程优雅退出时的超时时间
			示例：
				worker_shutdown_tieout 5s;
					
timer_reslution time
			解释：worker子进程内部使用的计时器精度，调整时间间隔越大，系统调用越少，有利于性能提升；反之，系统调用越多，性能下降
			示例：
					worker_resolution 100ms;
	
daemon on|off
			解释：设定nginx的运行方式，前台还是后台，前台用户调试，后台用于生产
			示例：
					daemon off;

worker子进程与CPU绑定

客户端请求处理流程

配置文件events段核心参数用法

核心参数列表

参数	含义
use	nginx使用何种事件驱动模型
worker_connectinos	worker子进程能够处理最大迸发连接数
accept_mutex	是否打开负载均衡互斥锁
Accept_mutes_delay	新连接分配给worker子进程的超时时间
muti_accept	worker子进程可以接收的新连接个数

use

**语法：**use method

method可选值：select、poll、kqueue、epoll、/dev/poll、eventport

**默认配置：**无

**推荐配置：**不指定，让nginx自己选择

worker_connections

**语法：**worker_connections number

**默认配置：**worker_connections 1024

**推荐配置：**worker_connections 65535/worker_processes | 65535

accept_mutex

**语法：**accept_mutex on | off

**可选值：**on、off

**默认配置：**accept_mutex off

**推荐配置：**accept_mutext on

accept_mutex

Accept_mutex_delay

前提是accpt_mutex 设置为on，设置这个才有意义

**语法：**accept_mutex_delay time

**默认配置：**accept_mutex_delay 500ms

**推荐配置：**accept_mutext_deplay 200ms

multi_accrpt

**语法：**multi_accepton | off

**可选值：**on、off

**默认配置：**multi_accept off

**推荐配置：**multi_accept on

server_name指令用法

语法结构

语法：server_name name1 name2 name3 …;

示例1：server_name www.zhgolang.com;

示例2：server_name *.zhanghaobk.com;

示例3：server_name www.zhanghaobk.com *.zhgolang.com;

四种写法

server_name www.zhgolang.com

server_name *.zhgolang.com

server_name www.zhgolang.*

server_name ~^www.zhgolang.*$

域名匹配优先级

多域名如何匹配

匹配优先级

root和alias用法的区别

语法结构

**相同点：**URI到磁盘文件的映射

**区别：**root会将定义路径与URI叠加；alias则只取定义路径

区别示例

root

location /picture {
  	root /opt/nginx/html/picture;
}
客户请求www.test.com/picture/1.jpg 则对应磁盘映射路径/opt/nginx/html/picture/picture/1.jgp

alias

location /picture {
  	alias /opt/nginx/html/picture;
}
客户请求www.test.com/picture/1.jpg 则对应磁盘映射路径/opt/nginx/html/picture/1.jgp

**注意事项 **

使用alias时，末尾一定加/
alias只能位于location中

location基础用法

location语法结构

匹配规则	含义	示例
=	精确匹配	location = /images/
~	正则匹配,区分大小写	Location ~ .(jpg\|gif)$
~*	正则匹配，不区分大小写	Location ~*
^~	匹配到即停止搜索	location ^~ /images/
不带任何符号		Location /

优先级

深入理解location中URL结尾的反斜线

URL写法区别

不带/

若果没有目录则把test当成文件
location /test {
      .....
}

带/

没有也不会当成目录
location /test/ {
      .....
}

stub_status模块的用法

**语法结构 **

指令：stub_stats;

低于1.7.5版本：stub_status on;

上下文：server location

配置示例：

location /uri {
    stub_status;
}

效果示例

Active connections: 2 
server accepts handled requests
 167 167 163 
Reading: 0 Writing: 1 Waiting: 1

状态项

状态项	含义
Active Connections	活跃的连接数量
accepts	接收的客户端连接总数量
handled	处理的客户端连接总数量
requests	客户端的请求数量
Reading	读取客户端的连接数
Writing	响应数据到客户端的连接数
Waiting	空闲客户端请求连接数量

内嵌变量

变量名	含义
$connections_active	同Active connections值
$connections_reading	同Reading值
$connections_writing	同Writing值
$connections_waiting	同Waiting值

HTTP核心模块

connection 和 request

**基本含义 **

connection是连接，即常说的tcp连接，三次握手，状态机

request是请求，例如http请求，无状态的协议

request是必须简历在connection之上

请求示意图

请求示意图

limig_conn模块

**基本功能 **

用于限制客户端迸发连接数
默认编译进nginx，通过–without-http_limig_conn_module禁用
使用共享内存，对所有worker子进程生效

**常用指令 **

limit_conn_zone
limit_conn_status
limit_conn_log_level
limit_conn

具体用法

limit_conn_zone

语法：limit_conn_zone key zone=name:size

默认值：无

上下文：http

示例：limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m

limit_conn_status

语法：limit_conn_status code;

默认值：limit_conn_status 503;

上下文：http、server、location

limit_conn_log_level

语法：limit_conn_log_level info | notice | warn | error;

默认值limit_conn_log_level error;

上下文：http、server、location

limit_conn

语法：limit_conn zone number;

默认值：无

上下文：http、server、location

limit_req模块

基本功能

用于限制客户端处理请求的平均速率
默认编译进nginx，通过–without-http_limit_req_module禁用
使用共享内存，对所有worker子进程生效
限流算法：leaky_bucket

leaky_bucket算法

limit_req_zone

语法：limit_req_zone key zone=name:size rate=rate

默认值：无

上下文：http

示例：limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=2r/m

limit_req_status

语法：limit_req_status code;

默认值：limit_req_status 503;

上下文：http、server、location

limit_req_log_level

语法：limit_req_log_level info | notice | warn | error;

默认值：limit_req_log_level error;

limit_req

语法：limit_req zone=name [burst=number] [nodelay | delay=number];

默认值：无

上下文：http、server、location

示例1： limit_req zone=one;

限制特定IP或网段访问的access模块

**指令集 **

allow
deny

allow

语法结构：allow address | CIDR | UNIX | all

默认值：无

上下文：http、server、location、limit_except

示例：allow 192.168.1.1;

deny

语法结构：deny address | CIDR |UNIX | all;

默认值：无

上下文：http、server、location、limit_except

示例：deny 192.168.1.0/24；

组合示例

location / {
  deny 192.168.1.1;
  allow 192.168.1.0/24;
  allow 10.0.0.0/16;
  allow 10.1.1.0/16;
  allow 2001:0db8::/32;
  deny all;
}

限制特定用户访问的auth_basic模块

基本功能

基于HTTP Basic Authentication 协议进行用户名密码认证
默认已编译进Nginx 通过–without-http_auth_basic_module禁用

**指令 **

语法：auth_basic string | off;

默认值：auth_basic off;

上下文： http、server、location、limit_except

语法：auth_basic_user_file file;

默认值：-

上下文：http、server、location、limit_except

**生成密码文件工具 **

可执行程序：htpasswd

所属软件包：httpd-tools

生成新的密码文件：htpasswd-bc encrypt_pass jack 123456

添加新用户密码：htpasswd -b encrypt_pass mike 123456

auth_request模块

功能极原理

**启用禁用 **

默认并未编译进Nginx，通过–with-http_auth_request_module启用

**指令 **

语法：auth_request uri | off;

默认值：auth_request off;

上下文：http、server、location

语法：auth_request_set $variable value;

默认值： -

上下文：http、server、location

示例：

location /private/ {
  	auth_request /auth;
}
locatino /auth{
  	proxy_pass http://127.0.0.1:8080/verify;
  	proxy_pass_request_body off;
  	proxy_set_header Content-Length "";
  proxy_set_header X-Original-url $request_uri;
}

rewrite模块

return

停止处理请求，直接返回响应码或重定向到请他URL
执行return指令后，location中后续指令将不会被执行

location / {
   .... ... 
    return 404;
  ..... .. 
}


location /cm/ {
    proxy_pass http://1.1.1.1:27180/;
}

**语法结构 **

语法：

return code [text];
return code URL;
return URL;

默认值：无

上下文：server、location、if

HTTP状态码

重定向状态码

rewrite

根据知道你个正则表达式匹配规则，重写URL

语法：rewrite regex replacement [flag];

默认值：-

上下文：server、location、if

示例：rewrite /images/(.*.jpg)$/pic/$1;

flag

flag可选值及含义

last	重写后的URL发起新请求，再此进入server段，重试location中的匹配
break	直接使用重写后的URL，不在匹配其他location中语句
redirect	返回302临时重定向
permanent	返回301永久重定向

–with-stream_ssl_module

return和rewrite指令执行顺序

更新中。。。

rewrite模块中的if指令

**语法结构 **

语法： if (condition) {....};
默认值：-
示例: if ($http_user_agent ~ Chrome) {
  rewrite /(.*)/browser/$1 break;
}

condition

$variable	仅变量时，值为空或以0开头字符串都会被当做false处理
= 或 !=	相等或不等比较
~ 或!~	正则匹配或非正则匹配
~*	正则匹配，不区分大小写
-f 或! -f	检查文件存在或不存在
-d 或 ! -d	检测目录存在或不存在
-e 或! -e	检查文件、目录、符号链接等存在或不存在
-x或! -x	检查文件可执行或不可执行

[root@master1 myconf]# cat if.conf  
server {
        listen 8080;
        server_name localhost;
        root html;

        location /search/ {
                if ( $remote_addr = "192.168.14.11" ) {
                return 200 "master request";
        } 
                return 200 "orther request";

        }

}

访问测试

[root@master1 myconf]#  curl 192.168.14.11:8080/search/
master request[root@master1 myconf]# 

[root@node1 ~]# curl 192.168.14.11:8080/search/
orther request[root@node1 ~]#

autoindex模块

**基本功能 **

**指令集 **

autoindex
autoindex_exact_size
autoindex_format
autoindex_localtime

autoindex用法 
语法：autoindex on | off;
默认值：autoindex off;
上下文：http、server、location


autoindex_exact_size用法 
语法：autoindex_exact_size on | off;
默认值：autoindex_exact_size on;
上下文：http、server、location

autoindex_format用法 
语法：autoindex_format html | xml | json | jsonp;
默认值：autoindex_format html;
上下文：http、server、location

autoindex_localtime用法 
语法：autoindex_localtime on | off;
默认值：autoindex_localtime off;
上下文：http、server、location

**alias **

注意路径后面要加/

server {

        listen 8081;
        server_name localhost;

        location /download/ {
                alias /opt/source/;
                index a.html;
                autoindex on;
                autoindex_exact_size on;
                autoindex_format html;
                autoindex_localtime off;
        }

}

root

这个是直接展示/opt/download下面的内容

server {

        listen 8081;
        server_name localhost;

        location /download/ {
                root /opt/source;
                index a.html;
                autoindex on;
                autoindex_exact_size on;
                autoindex_format html;
                autoindex_localtime off;
        }

}

Nginx变量分类

![变量](/Users/zhanghao/Library/Containers/com.tencent.xinWeChat/Data/Library/Application Support/com.tencent.xinWeChat/2.0b4.0.9/758d22716c383a2acb5934e3cf9b4e5f/Message/MessageTemp/9e20f478899dc29eb19741386f9343c8/File/HALO博客/Nginx/images/变量.png)

**变量分类 **

TCP连接变量
HTTP请求变量
Nginx处理HTTP请求产生的变量
Nginx内部变量

TCP连接相关比变量

变量名	含义
remote_addr	客户端IP地址
remote_port	客户端端口
server_addr	服务端IP地址
server_port	服务端端口
server_protocol	服务端协议
binary_remote_addr	二进制格式的客户端IP地址
connection	TCP连接的序号，递增
connection_request	TCP连接当前的请求数量
proxy_protocol_addr	若只用了proxy_protocol协议则返回协议中地址否则返回空
proxy_protocol_port	若使用了proxy_protocol协议则返回协议中端口否则返回空

**测试 **

[root@master1 myconf]# cat var_tcp.conf  
server {
        listen 8082;
        server_name localhost;

        location /tcp {
                return 200 "
        remote_addr:            $remote_addr;
        remote_port             $remote_port;
        server_addr:            $server_addr;
        server_port:            $server_port;
        server_protocol:        $server_protocol;
        connection:             $connection
        proxy_protocol_addr     $proxy_protocol_addr;
        proxy_protocol_port:    $proxy_protocol_port
        ";
        }

}
[root@master1 myconf]# curl localhost:8082/tcp

        remote_addr:            127.0.0.1;
        remote_port             57686;
        server_addr:            127.0.0.1;
        server_port:            8082;
        server_protocol:        HTTP/1.1;
        connection:             60
        proxy_protocol_addr     ;
        proxy_protocol_port:
        [root@master1 myconf]#

**请求过程相关变量 **

变量名	含义
uri	请求的URL，不包含参数
request_uri	请求的URL, 包含参数
scheme	协议名，http或https
request_method	请求方法
request_length	全部请求的长度，包含请求行、请求头、请求体

特殊变量

变量名	含义
host	先看请求行，再看请求头，最后找server_name
http_user_agent	用户浏览器
http_referer	从哪些链接过来的请求
http_via	经过一层代理服务器，添加对应代理服务器的信息
http_x_forwarded_for	获取用户真实IP
http_cookie	用户cookie
args	全部参数字符串
arg_参数名	特定参数值
is_args	URL中有参数，则返回?;否则返回空
query_string	与args相同
Remote_user	由HTTP Basic Authentication协议传入的用户名

更新中… …

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nginx

Nginx

http://www.zhanghaobk.com/archives/nginx

作者

皓

发布于

2022-12-07

更新于

2023-02-05

许可协议

CC BY 4.0

Nginx

Nginx进程结构

进程结构图

为什么Nginx使用的是多进程结构而不是多线程结构？

Liunx信号量管理机制

所有信号量

常用信号量

使用信号量管理master和worker

master进程

worker进程

命令行

演示

终止

重载配置

热升级的流程

不停机生效新的配置

热升级的流程

Nginx热部署完整步骤演示

Nginx模块化管理机制

模块结构图

Nginx编译安装

Nginx编译安装的配置参数

内置参数默认原则

演示

Nginx配置文件

虚拟主机分类

基于多IP的虚拟主机

基于多端口的虚拟主机

基于域名的虚拟主机

Nginx基础应用-核心指令

配置文件main段核心参数用法

配置文件events段核心参数用法

use

worker_connections

accept_mutex

Accept_mutex_delay

multi_accrpt

server_name指令用法

语法结构

四种写法

域名匹配优先级

root和alias用法的区别

location基础用法

深入理解location中URL结尾的反斜线

stub_status模块的用法

HTTP核心模块

connection 和 request

limig_conn模块

limit_conn_zone

limit_conn_status

limit_conn_log_level

limit_conn

limit_req模块

limit_req_zone

limit_req_status

limit_req_log_level

limit_req

限制特定IP或网段访问的access模块

allow

deny

限制特定用户访问的auth_basic模块

auth_request模块

rewrite模块

return

rewrite

flag

return和rewrite指令执行顺序

rewrite模块中的if指令

autoindex模块

Nginx变量分类

TCP连接相关比变量

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