《深入理解Nginx》学习笔记（二）

  • 运行中的Nginx进程间的关系
  • Nginx配置的通用语法
    • （1）块配置项
    • （2）配置项的语法格式
  • Nginx服务的基本配置
    • 用于调试、定位问题的配置项
      • （1）是否以守护进程方式运行Nginx
      • （2）是否以master/worker方式工作
      • （2）error 日志的设置
      • （4）是否处理几个特殊的调试点
      • （5）仅对指定的客户端输出debug级的日志
      • （6）限制coredump核心转储文件的大小
      • （7）指定coredump文件生成目录
    • 正常运行的配置项
      • （1）定义环境变量
      • （2）嵌入其他配置文件
      • （3）pid文件的路径
      • （4）Nginx worker进程运行的用户及用户组
      • （5）指定Nginx worker进程可以打开的最大句柄描述符个数
      • （5）限制信号队列
    • 优化性能的配置项
      • （1）Nginx worker进程个数
      • （2）绑定Nginx worker 进程到指定的CPU内核
      • （3）SSL硬件加速
      • （4）系统调用gettimeofday的执行效率
      • （5）Nginx worker进程优先级设置
    • 事件类配置项
      • （1）是否打开accept锁
      • （2）lock文件的路径
      • （3）使用accept锁后到真正建立连接之间的延迟时间
      • （4）批量建立新连接
      • （5）选择事件模型
      • （6）每个worker的最大连接数
  • 用HTTP核心模块配置一个静态Web服务器
    • 虚拟主机与请求的分发
      • （1）监听端口
      • （2）主机名称
      • （3）server_name_hash_bucket_size
      • （4）server_name_hash_max_size
      • （5）重定向主机名称的处理
  • 用HTTP proxy module配置一个反向代理服务器

运行中的Nginx进程间的关系

  • 正式提供服务的产品环境下，部署Nginx使用一个master进程管理多个worker进程；
  • worker进程的数量域服务器上的CPU核心数相等，worker进程在真正的提供互联网服务，master进程负责监控管理worker进程；
  • worker进程之间通过共享内存、原子操作等一些进程间通信机制实现负载均衡等功能；

Nginx配置的通用语法

nginx的配置文件只是一个普通的文本文件；

#user  nobody;
worker_processes  1;#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;#pid        logs/nginx.pid;events {worker_connections  1024;
}http {include       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  logs/access.log  main;sendfile        on;#tcp_nopush     on;#keepalive_timeout  0;keepalive_timeout  65;#gzip  on;server {listen       80;server_name  localhost;#charset koi8-r;#access_log  logs/host.access.log  main;location / {root   html;index  index.html index.htm;}#error_page  404              /404.html;# redirect server error pages to the static page /50x.html#error_page   500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   html;}# proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80##location ~ \.php$ {#    proxy_pass   http://127.0.0.1;#}# pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000##location ~ \.php$ {#    root           html;#    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;#    fastcgi_index  index.php;#    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;#    include        fastcgi_params;#}# deny access to .htaccess files, if Apache's document root# concurs with nginx's one##location ~ /\.ht {#    deny  all;#}}# another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration##server {#    listen       8000;#    listen       somename:8080;#    server_name  somename  alias  another.alias;#    location / {#        root   html;#        index  index.html index.htm;#    }#}# HTTPS server##server {#    listen       443 ssl;#    server_name  localhost;#    ssl_certificate      cert.pem;#    ssl_certificate_key  cert.key;#    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;#    ssl_session_timeout  5m;#    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;#    ssl_prefer_server_ciphers  on;#    location / {#        root   html;#        index  index.html index.htm;#    }#}
}

（1）块配置项

  • 由一个块配置项名和一堆大括号组成；
  • 大括号把一些列所属的配置项全包含进来，表示大括号内的配置同时生效；
  • 块配置项可以嵌套，内层块直接继承外层块；例如：示例配置中server块里的任意配置都是基于http块里已有的配置；
  • 当内外层块中的配置冲突时，由解析这个配置项的模块决定配置。

（2）配置项的语法格式

配置项名配置项值
1配置项值
2....
;
  1. 行首是配置项名，必须是Nginx的某一个模块想要处理的，否则Nginx会认为配置文件出现了非法的配置项名。配置项名输入结束后，以空格作为分隔符。
  2. 配置项值，可以是数字或字符串。对于一个配置项可包含多个配置项值，以空格符来分隔。
  3. 每行配置结尾需加分号。
  4. "#"注释一行配置。
  5. 当指定空间大小时，可以使用单位包括K、M；当指定时间时，可以使用单位包括：ms, s, h, d, w, M, y。

Nginx服务的基本配置

Nginx在运行时，至少必须加载几个核心模块和一个事件类模块。这些模块运行时所支持的配置项称为基本配置。

用于调试、定位问题的配置项

（1）是否以守护进程方式运行Nginx

语法：daemon on|off;
默认：daemon on;
守护进程（daemon）是脱离终端并且在后台运行的进程。进程不会被任何终端所产生的信息所打断;

（2）是否以master/worker方式工作

语法：master_process on|off;
默认：master_process on;

（2）error 日志的设置

语法：error_log pathfile level;
默认：error_log logs/error.log error;

  • pathfile 参数可以是具体的文件，也可以是*/dev/null*，这样就不会输出任何日志（关闭日志的唯一手段），也可以是stderr，这样日志会输出到标准错误文件中；

  • level 是日志的输出级别：

    debug
info
notice
warn
error
crit
alert
emerg

    从上到下级别依次增大。当设定为一个级别时，大于或等于该级别的日志会被输出到pathfile文件中，小于该级别的日志则不会输出；

  • 正常运行的必备配置项；

  • 优化性能的配置项；

  • 事件类配置项；

（4）是否处理几个特殊的调试点

语法：debug_points[stop|abort];
用于帮助用户跟踪调试Nginx，Nginx在一些关键字的错误逻辑中设置了调试点。如果此处设置为stop，那么Nginx的代码执行到这些调试点时就会发出SIGSTOP信号用于调试。如果设置为abort，则会产生一个coredump文件，可以使用gdb来查看Nginx当时的各种信息。

（5）仅对指定的客户端输出debug级的日志

语法：debug_connection[IP|CIDR];
该配置属于事件类型配置，因此必须放在events{…}中才有效。

events{debug_connection 10.224.66.14;debug_connection 10.224.57.0/24;
}

这样，仅来自以上IP地址的请求才会输出到debug级别的日志，其他请求仍然沿用error_log中配置的日志级别（需要确保在执行configure时已经加入了–with-debug参数）。

（6）限制coredump核心转储文件的大小

语法：worker_rlimit_core size;
核心转储（core dumps）：当进程发生错误或收到信号而终止时，系统会将进程执行时的内存内容（核心印象）写入一个文件（core文件），以作为调试只用。
当Nginx进程出现一些非法操作导致进程被操作系统强制结束时，会产生core文件，可以从core文件获取当时的堆栈、寄存器等信息，不加限制可能高达几GB，导致占满磁盘。

（7）指定coredump文件生成目录

语法：working_directory path;
确保worker进程有权限项working_directory指定的目录写入文件。

正常运行的配置项

（1）定义环境变量

语法：env VAR|VAR=VALUE;
可以让用户直接设置操作系统上的环境变量。例如：env TESTPATH=/tmp/;

（2）嵌入其他配置文件

语法：include pathfile;
include 配置可以将其他配置文件嵌入到当前的nginx.conf文件中，它的参数既可以时绝对路径，也可以是相对路径（相对域Nginx的配置目录）。

include mime.types;
include vhost/*.conf;

（3）pid文件的路径

语法：pid path/file;
默认：pid logs/nginx.pid
保存master进程ID的pid文件存放路径。默认与configure执行时的参数*–pid-path*所指定的路径是相同的，确保Nginx有权在目标中创建pid文件，该文件直接Nginx是否可以运行。

（4）Nginx worker进程运行的用户及用户组

语法：user username[groupname];
默认：user nobody nobody;
user用于设置master进程启动后，fork出的worker进程运行在哪个用户和用户组下。当按照user username; 设置时，用户名与用户组名相同。若用户在configure命令执行时使用了参数 –user=username 和 –group=groupname，此时nginx.conf将使用参数中指定的用户和用户组。

（5）指定Nginx worker进程可以打开的最大句柄描述符个数

语法：worker_rlimit_nofile limit;

（5）限制信号队列

语法：worker_rlimit_sigpending limit;
当某个用户的信号队列满了，这个用户再发送的信号量会被丢掉。

优化性能的配置项

（1）Nginx worker进程个数

语法：worker_processes number;
默认：``worker_processer 1;

  • 每个worker进程都是单线程的进程；
  • 如果模块确认不会出现阻塞式的调用，有多少CPU内核就应该配置多少个进程，反之就需要多配置一些worker进程；
  • worker进程数量多于CPU内核数时，会增加进程间切换带来的消耗。

  • （2）绑定Nginx worker 进程到指定的CPU内核

语法：worker_cpu_addinity cpuimask[cpumask...];
如果多个worker进程都在抢同一个CPU，会出现同步问题，如果每一个worker进程独享一个CPU，就在内核的调度策略上实现了完全的并发。
例如，有4颗CPU内核

worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 1000 0100 0010 0001;

（3）SSL硬件加速

语法：ssl_engine device;
使用OpenSSL提供的命令查看是否有SSL硬件加速设备：openssl engine -t

（4）系统调用gettimeofday的执行效率

语法：timer_resolutiong t;
默认情况下， 每次内核的事件调用（如epoll、 select、 poll、 kqueue等） 返回时， 都会执行一次gettimeofday， 实现用内核的时钟来更新Nginx中的缓存时钟。 在早期的Linux内核中，gettimeofday的执行代价不小， 因为中间有一次内核态到用户态的内存复制。 当需要降低
gettimeofday的调用频率时， 可以使用timer_resolution配置。 例如， “timer_resolution100ms； ”表示至少每100ms才调用一次gettimeofday。但在目前的大多数内核中， 如x86-64体系架构， gettimeofday只是一次vsyscall， 仅仅对共享内存页中的数据做访问， 并不是通常的系统调用， 代价并不大， 一般不必使用这个配置。
而且， 如果希望日志文件中每行打印的时间更准确， 也可以使用它。

（5）Nginx worker进程优先级设置

语法：worker_priority nice;
默认：worker_priority 0;
用于设置Nginx worker进程的nice优先级。

事件类配置项

（1）是否打开accept锁

语法：accept_mutex[on|off];
默认：accept_mutex on;
accept_mutex 是Nginx的负载均衡锁，可以让多个worker进程轮流地、序列化地与新的客户端建立TCP连接。当某一个worker进程建立连接的数量达到worker_connections配置的最大连接数的7/8时，会大大地减小该worker进程试图建立新TCP连接的机会，以此实现所有worker进程之上处理的客户端请求数尽量接近。如果关闭它，建立TCP连接的耗时会更短但worker进程之间的负载会非常不均衡。

（2）lock文件的路径

语法：lock_file path/file;
默认：lock_file logs/nginx.lock;
由于编译程序、操作系统架构等因素导致Nginx不支持原子锁，此时会用文件锁实现accept锁。

（3）使用accept锁后到真正建立连接之间的延迟时间

语法：accept_mutex_delay Nms;
默认：accept_mutex_delay 500ms;
在使用accept锁后， 同一时间只有一个worker进程能够取到accept锁。 这个accept锁不是阻塞锁， 如果取不到会立刻返回。 如果有一个worker进程试图取accept锁而没有取到， 它至少要等accept_mutex_delay定义的时间间隔后才能再次试图取锁。

（4）批量建立新连接

语法：multi_accept[on|off];
默认：multi_accept off;
当时间模型通知有新连接时，尽可能地对本次调度中客户端发起的所有TCP请求都建立连接。

（5）选择事件模型

语法：use[kqueue|rtsig|epoll|/dev/poll|select|poll|eventport];
默认：Nginx会自动使用最适合的事件模型

（6）每个worker的最大连接数

语法：worker_connections number;
定义每个worker进程可以同时处理的最大连接数

用HTTP核心模块配置一个静态Web服务器

静态Web服务器的主要功能由ngx_http_core_module模块（HTTP框架的主要成员）实现。

虚拟主机与请求的分发

由于IP地址的数量有限，因此经常存在多个主机域名对应着同一个IP地址的情况，这时在nginx.conf中就可以按照server_name并通过server块来定义虚拟主机，每个server块就是一个虚拟主机，它只处理与之相对应的主机域名请求。

（1）监听端口

语法：listen address:port[default(deprecated in 0.8.21)|default_server|backlog=num|recvbuf=size|sndbuf=size|accept_filter|deferred|bind|ipv6only=[on|off]|ssl]];
配置块：server
listen 参数决定Nginx服务如何监听端口。在listen后可以只加IP地址、端口或主机名，非常灵活，例如：

listen 127.0.0.1:8000;
listen 127.0.0.1; #不加端口时，默认监听80端口
listen 8000;
listen *:8000;
listen localhost:8000;
#IPV6
listen [::]:8000;
listen [fe80::1];
listen [:::a8c9:1234]:80;
listen 443 default_server ssl;
listen 127.0.0.1 default_server accept_filter=dataready backlog=1024;
  • default: 将所在的server块最哦为整个Web服务的默认server块。如果没有此参数，那么会将以在nginx.conf中找到的第一个server块作为默认server块；
  • default_server: 同上；
  • backlog=num: 表示TCP中backlog队列的大小。默认为-1，表示不予设置。在TCP建立三次握手的过程中，进程还没有开始处理监听句柄，这是backlog队列将会放置这些新连接。如果backlog队列已满，还有新的客户端试图通过三次握手建立TCP连接，这是客户端将会建立连接失败；
  • rcvbuf=size: 设置监听句柄的SO_RCVBUF参数；
  • sndbuf=size: 设置监听句柄的SO_SNDBUF参数；
  • accpet_filter: 设置accpet过滤器，址对FressBSD操作系统有用；
  • deferred: 在设置该参数后，若用户发起建立连接请求，并且完成了TCP的三次握手，内核也不会为了这次的连接调度worker进程来处理，只有用户真的发送请求数据时（内核已经在网卡中收到请求数据包），内核才会唤醒worker进程处理这个连接。这个参数适用于大并发的情况下，它减轻了worker进程的负担。
  • bind: 绑定当前端口/地址对，127.0.0.1:8000.只有同时对一个端口监听多个地址时才会生效。
  • ssl: 在当前监听的端口上建立的连接必须基于SSL协议。

（2）主机名称

语法：server_name name[...];
默认：server_name "";
配置快：server
server_name 后可以跟多个主机名称。
在开始处理一个HTTP请求时，Nginx会提取出header头中的Host，与每个server中的server_name进行匹配，一次决定到底由哪一个server块来处理这个请求。有可能一个Host与多个server块中的server_name都匹配，这时就会根据匹配优先级来选择实际处理的server块。

  1. 首先选择所有字符串完全匹配的server_name，如www.testweb.com.
  2. 其次选择通配符在前面的server_name,如*.testweb.com;
  3. 再次选择通配符在后面的server_name,如www.testweb.*;
  4. 最后选择使用正则表达式才匹配的server_name,如~^.testweb.com$.

如果Host与所有server_name都不匹配，将会按下列顺序选择处理的server块：

  1. 优先选择在listen配置项后加入 [default|default_server] 的server块；
  2. 找到匹配listen端口的第一个server块；
    （Nginx正是使用server_name配置项针对特定Host域名的请求提供不同服务，以此实现虚拟主机功能）

（3）server_name_hash_bucket_size

语法：server_name_hash_bucket_size size;
默认：server_name_hash_bucket_size 32|64|128;
配置块：http、server、location
为了提高快速寻找到相应server name的能力，Nginx使用散列表来存储server name。server_names_hash_bucket_size设置了每个散列桶占用的内存大小。

（4）server_name_hash_max_size

语法：server_name_hash_max_size size;
默认：server_name_hash_max_size 512;
配置块：http、server、location
server_name_hash_max_size 会影响散列表的冲突率。server_name_hash_max_size 越大，消耗的内存越多，但散列key的冲突率则会降低，检索速度也会更快。反之消耗的内存越小，冲突率增高。

（5）重定向主机名称的处理

语法：server_name_in_redirect on|off;
默认：server_name_in_redirect on;
配置块：http、server、location
该配置需要配合server_name使用。在使用on打开时，表示重定向请求时会使用server_name里配置的第一个主机名替代原先请求中的Host头部，而使用off关闭时，表示在重定向请求时使用请求本身的Host头部。

用HTTP proxy module配置一个反向代理服务器

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