Nginx工作原理和优化、漏洞
1. ?Nginx的模塊與工作原理
Nginx由內(nèi)核和模塊組成，其中，內(nèi)核的設(shè)計非常微小和簡潔，完成的工作也非常簡單，僅僅通過查找配置文件將客戶端請求映射到一個location block（location是Nginx配置中的一個指令，用于URL匹配），而在這個location中所配置的每個指令將會啟動不同的模塊去完成相應(yīng)的工作。
Nginx的模塊從結(jié)構(gòu)上分為核心模塊、基礎(chǔ)模塊和第三方模塊：
核心模塊：HTTP模塊、EVENT模塊和MAIL模塊
基礎(chǔ)模塊：HTTP Access模塊、HTTP FastCGI模塊、HTTP Proxy模塊和HTTP Rewrite模塊，
第三方模塊：HTTP Upstream Request Hash模塊、Notice模塊和HTTP Access Key模塊。
用戶根據(jù)自己的需要開發(fā)的模塊都屬于第三方模塊。正是有了這么多模塊的支撐，Nginx的功能才會如此強(qiáng)大。
Nginx的模塊從功能上分為如下三類。
Handlers（處理器模塊）。此類模塊直接處理請求，并進(jìn)行輸出內(nèi)容和修改headers信息等操作。Handlers處理器模塊一般只能有一個。
Filters （過濾器模塊）。此類模塊主要對其他處理器模塊輸出的內(nèi)容進(jìn)行修改操作，最后由Nginx輸出。
Proxies （代理類模塊）。此類模塊是Nginx的HTTP Upstream之類的模塊，這些模塊主要與后端一些服務(wù)比如FastCGI等進(jìn)行交互，實現(xiàn)服務(wù)代理和負(fù)載均衡等功能。
圖1-1展示了Nginx模塊常規(guī)的HTTP請求和響應(yīng)的過程。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1-1展示了Nginx模塊常規(guī)的HTTP請求和響應(yīng)的過程。
Nginx本身做的工作實際很少，當(dāng)它接到一個HTTP請求時，它僅僅是通過查找配置文件將此次請求映射到一個location block，而此location中所配置的各個指令則會啟動不同的模塊去完成工作，因此模塊可以看做Nginx真正的勞動工作者。通常一個location中的指令會涉及一個handler模塊和多個filter模塊（當(dāng)然，多個location可以復(fù)用同一個模塊）。handler模塊負(fù)責(zé)處理請求，完成響應(yīng)內(nèi)容的生成，而filter模塊對響應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行處理。
Nginx的模塊直接被編譯進(jìn)Nginx，因此屬于靜態(tài)編譯方式。啟動Nginx后，Nginx的模塊被自動加載，不像Apache，首先將模塊編譯為一個so文件，然后在配置文件中指定是否進(jìn)行加載。在解析配置文件時，Nginx的每個模塊都有可能去處理某個請求，但是同一個處理請求只能由一個模塊來完成。?
在工作方式上，Nginx分為單工作進(jìn)程和多工作進(jìn)程兩種模式。在單工作進(jìn)程模式下，除主進(jìn)程外，還有一個工作進(jìn)程，工作進(jìn)程是單線程的；在多工作進(jìn)程模式下，每個工作進(jìn)程包含多個線程。Nginx默認(rèn)為單工作進(jìn)程模式。
2. ?Nginx+FastCGI運行原理
1、什么是 FastCGI
FastCGI是一個可伸縮地、高速地在HTTP server和動態(tài)腳本語言間通信的接口。多數(shù)流行的HTTP server都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等。同時，FastCGI也被許多腳本語言支持，其中就有PHP。
FastCGI是從CGI發(fā)展改進(jìn)而來的。傳統(tǒng)CGI接口方式的主要缺點是性能很差，因為每次HTTP服務(wù)器遇到動態(tài)程序時都需要重新啟動腳本解析器來執(zhí)行解析，然后將結(jié)果返回給HTTP服務(wù)器。這在處理高并發(fā)訪問時幾乎是不可用的。另外傳統(tǒng)的CGI接口方式安全性也很差，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了。
FastCGI接口方式采用C/S結(jié)構(gòu)，可以將HTTP服務(wù)器和腳本解析服務(wù)器分開，同時在腳本解析服務(wù)器上啟動一個或者多個腳本解析守護(hù)進(jìn)程。當(dāng)HTTP服務(wù)器每次遇到動態(tài)程序時，可以將其直接交付給FastCGI進(jìn)程來執(zhí)行，然后將得到的結(jié)果返回給瀏覽器。這種方式可以讓HTTP服務(wù)器專一地處理靜態(tài)請求或者將動態(tài)腳本服務(wù)器的結(jié)果返回給客戶端，這在很大程度上提高了整個應(yīng)用系統(tǒng)的性能。
2、Nginx+FastCGI運行原理
Nginx不支持對外部程序的直接調(diào)用或者解析，所有的外部程序（包括PHP）必須通過FastCGI接口來調(diào)用。FastCGI接口在Linux下是socket（這個socket可以是文件socket，也可以是ip socket）。
wrapper：為了調(diào)用CGI程序，還需要一個FastCGI的wrapper（wrapper可以理解為用于啟動另一個程序的程序），這個wrapper綁定在某個固定socket上，如端口或者文件socket。當(dāng)Nginx將CGI請求發(fā)送給這個socket的時候，通過FastCGI接口，wrapper接收到請求，然后Fork(派生）出一個新的線程，這個線程調(diào)用解釋器或者外部程序處理腳本并讀取返回數(shù)據(jù)；接著，wrapper再將返回的數(shù)據(jù)通過FastCGI接口，沿著固定的socket傳遞給Nginx；最后，Nginx將返回的數(shù)據(jù)（html頁面或者圖片）發(fā)送給客戶端。這就是Nginx+FastCGI的整個運作過程，如圖1-3所示。
? ? ? ?
? ? ? 所以，我們首先需要一個wrapper，這個wrapper需要完成的工作：
3、spawn-fcgi與PHP-FPM
? ? ? ?FastCGI接口方式在腳本解析服務(wù)器上啟動一個或者多個守護(hù)進(jìn)程對動態(tài)腳本進(jìn)行解析，這些進(jìn)程就是FastCGI進(jìn)程管理器，或者稱為FastCGI引擎。 spawn-fcgi與PHP-FPM就是支持PHP的兩個FastCGI進(jìn)程管理器。因此HTTPServer完全解放出來，可以更好地進(jìn)行響應(yīng)和并發(fā)處理。? ? ? ?spawn-fcgi與PHP-FPM的異同：
? ? ? ?1）spawn-fcgi是HTTP服務(wù)器lighttpd的一部分，目前已經(jīng)獨立成為一個項目，一般與lighttpd配合使用來支持PHP。但是ligttpd的spwan-fcgi在高并發(fā)訪問的時候，會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏甚至自動重啟FastCGI的問題。即：PHP腳本處理器當(dāng)機(jī)，這個時候如果用戶訪問的話，可能就會出現(xiàn)白頁(即PHP不能被解析或者出錯)。 2）Nginx是個輕量級的HTTP server，必須借助第三方的FastCGI處理器才可以對PHP進(jìn)行解析，因此其實這樣看來nginx是非常靈活的，它可以和任何第三方提供解析的處理器實現(xiàn)連接從而實現(xiàn)對PHP的解析(在nginx.conf中很容易設(shè)置)。nginx也可以使用spwan-fcgi(需要一同安裝lighttpd，但是需要為nginx避開端口，一些較早的blog有這方面安裝的教程)，但是由于spawn-fcgi具有上面所述的用戶逐漸發(fā)現(xiàn)的缺陷，現(xiàn)在慢慢減少用nginx+spawn-fcgi組合了。
? ? ? ?由于spawn-fcgi的缺陷，現(xiàn)在出現(xiàn)了第三方(目前已經(jīng)加入到PHP core中)的PHP的FastCGI處理器PHP-FPM，它和spawn-fcgi比較起來有如下優(yōu)點：
? ? ? ?由于它是作為PHP的patch補丁來開發(fā)的，安裝的時候需要和php源碼一起編譯，也就是說編譯到php core中了，因此在性能方面要優(yōu)秀一些；
同時它在處理高并發(fā)方面也優(yōu)于spawn-fcgi，至少不會自動重啟fastcgi處理器。因此，推薦使用Nginx+PHP/PHP-FPM這個組合對PHP進(jìn)行解析。
相對Spawn-FCGI，PHP-FPM在CPU和內(nèi)存方面的控制都更勝一籌，而且前者很容易崩潰，必須用crontab進(jìn)行監(jiān)控，而PHP-FPM則沒有這種煩惱。? ? ? ?FastCGI 的主要優(yōu)點是把動態(tài)語言和HTTP Server分離開來，所以Nginx與PHP/PHP-FPM經(jīng)常被部署在不同的服務(wù)器上，以分擔(dān)前端Nginx服務(wù)器的壓力，使Nginx專一處理靜態(tài)請求和轉(zhuǎn)發(fā)動態(tài)請求，而PHP/PHP-FPM服務(wù)器專一解析PHP動態(tài)請求。
4、Nginx+PHP-FPM
? ? ? PHP-FPM是管理FastCGI的一個管理器，它作為PHP的插件存在，在安裝PHP要想使用PHP-FPM時在老php的老版本（php5.3.3之前）就需要把PHP-FPM以補丁的形式安裝到PHP中，而且PHP要與PHP-FPM版本一致，這是必須的）
?PHP-FPM其實是PHP源代碼的一個補丁，旨在將FastCGI進(jìn)程管理整合進(jìn)PHP包中。必須將它patch到你的PHP源代碼中，在編譯安裝PHP后才可以使用。
?PHP5.3.3已經(jīng)集成php-fpm了，不再是第三方的包了。PHP-FPM提供了更好的PHP進(jìn)程管理方式，可以有效控制內(nèi)存和進(jìn)程、可以平滑重載PHP配置，比spawn-fcgi具有更多優(yōu)點，所以被PHP官方收錄了。在./configure的時候帶 –enable-fpm參數(shù)即可開啟PHP-FPM。
? ? ? fastcgi已經(jīng)在php5.3.5的core中了，不必在configure時添加 --enable-fastcgi了。老版本如php5.2的需要加此項。
? ? ? 當(dāng)我們安裝Nginx和PHP-FPM完后，配置信息：
PHP-FPM的默認(rèn)配置php-fpm.conf： listen_address ?127.0.0.1:9000 #這個表示php的fastcgi進(jìn)程監(jiān)聽的ip地址以及端口 start_servers min_spare_servers max_spare_servers?Nginx配置運行php：?編輯nginx.conf加入如下語句： ? ? ??location ~ \.php$ {
? ? ? ? ? ? root html;???
? ? ? ? ? ? fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;?指定了fastcgi進(jìn)程偵聽的端口,nginx就是通過這里與php交互的
? ? ? ? ? ? fastcgi_index index.php;
? ? ? ? ? ? include fastcgi_params;
? ? ? ? ? ? ?fastcgi_param SCRIPT_FILENAME?? /usr/local/nginx/html$fastcgi_script_name;
? ? } ? ? Nginx通過location指令，將所有以php為后綴的文件都交給127.0.0.1:9000來處理，而這里的IP地址和端口就是FastCGI進(jìn)程監(jiān)聽的IP地址和端口。 其整體工作流程： 1)、FastCGI進(jìn)程管理器php-fpm自身初始化，啟動主進(jìn)程php-fpm和啟動start_servers個CGI 子進(jìn)程。 主進(jìn)程php-fpm主要是管理fastcgi子進(jìn)程，監(jiān)聽9000端口。 fastcgi子進(jìn)程等待來自Web Server的連接。 2)、當(dāng)客戶端請求到達(dá)Web Server Nginx是時，Nginx通過location指令，將所有以php為后綴的文件都交給127.0.0.1:9000來處理，即Nginx通過location指令，將所有以php為后綴的文件都交給127.0.0.1:9000來處理。 3）FastCGI進(jìn)程管理器PHP-FPM選擇并連接到一個子進(jìn)程CGI解釋器。Web server將CGI環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸入發(fā)送到FastCGI子進(jìn)程。 4)、FastCGI子進(jìn)程完成處理后將標(biāo)準(zhǔn)輸出和錯誤信息從同一連接返回Web Server。當(dāng)FastCGI子進(jìn)程關(guān)閉連接時，請求便告處理完成。 5)、FastCGI子進(jìn)程接著等待并處理來自FastCGI進(jìn)程管理器（運行在 WebServer中）的下一個連接。
3. ? Nginx+PHP正確配置
一般web都做統(tǒng)一入口：把PHP請求都發(fā)送到同一個文件上，然后在此文件里通過解析「REQUEST_URI」實現(xiàn)路由。
Nginx配置文件分為好多塊，常見的從外到內(nèi)依次是「http」、「server」、「location」等等，缺省的繼承關(guān)系是從外到內(nèi)，也就是說內(nèi)層塊會自動獲取外層塊的值作為缺省值。
例如：
server {
? ? listen 80;
? ? server_name foo.com;
? ? root /path;
? ? location / {
? ? ? ? index index.html index.htm index.php;
? ? ? ? if (!-e $request_filename) {
? ? ? ? ? ? rewrite . /index.php last;
? ? ? ? }
? ? }
? ? location ~ \.php$ {
? ? ? ? include fastcgi_params;
? ? ? ? fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /path$fastcgi_script_name;
? ? ? ? fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
? ? ? ? fastcgi_index index.php;
? ? }
}
2) ? ??使用try_files 接下來看看「if」指令，說它是大家誤解最深的Nginx指令毫不為過：
if (!-e $request_filename) {
rewrite . /index.php last;
}
很多人喜歡用「if」指令做一系列的檢查，不過這實際上是「try_files」指令的職責(zé)：
try_files $uri $uri/ /index.php;
除此以外，初學(xué)者往往會認(rèn)為「if」指令是內(nèi)核級的指令，但是實際上它是rewrite模塊的一部分，加上Nginx配置實際上是聲明式的，而非過程式的，所以當(dāng)其和非rewrite模塊的指令混用時，結(jié)果可能會非你所愿。
3）fastcgi_params」配置文件：
include fastcgi_params;
Nginx有兩份fastcgi配置文件，分別是「fastcgi_params」和「fastcgi.conf」，它們沒有太大的差異，唯一的區(qū)別是后者比前者多了一行「SCRIPT_FILENAME」的定義：
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
注意：$document_root 和 $fastcgi_script_name 之間沒有 /。
原本Nginx只有「fastcgi_params」，后來發(fā)現(xiàn)很多人在定義「SCRIPT_FILENAME」時使用了硬編碼的方式，于是為了規(guī)范用法便引入了「fastcgi.conf」。
不過這樣的話就產(chǎn)生一個疑問：為什么一定要引入一個新的配置文件，而不是修改舊的配置文件？這是因為「fastcgi_param」指令是數(shù)組型的，和普通指令相同的是：內(nèi)層替換外層；和普通指令不同的是：當(dāng)在同級多次使用的時候，是新增而不是替換。換句話說，如果在同級定義兩次「SCRIPT_FILENAME」，那么它們都會被發(fā)送到后端，這可能會導(dǎo)致一些潛在的問題，為了避免此類情況，便引入了一個新的配置文件。
此外，我們還需要考慮一個安全問題：在PHP開啟「cgi.fix_pathinfo」的情況下，PHP可能會把錯誤的文件類型當(dāng)作PHP文件來解析。如果Nginx和PHP安裝在同一臺服務(wù)器上的話，那么最簡單的解決方法是用「try_files」指令做一次過濾：
try_files $uri =404;
依照前面的分析，給出一份改良后的版本，是不是比開始的版本清爽了很多：
server {
listen 80;
server_name foo.com;
root /path;
index index.html index.htm index.php;
location / {
try_files $uri $uri/ /index.php;
}
location ~ \.php$ {
try_files $uri =404;
include fastcgi.conf;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
}
}
4. ? Nginx的IO模型
?????首先nginx支持的事件模型如下（nginx的wiki）:
?????? Nginx支持如下處理連接的方法（I/O復(fù)用方法），這些方法可以通過use指令指定。
- select?– 標(biāo)準(zhǔn)方法。 如果當(dāng)前平臺沒有更有效的方法，它是編譯時默認(rèn)的方法。你可以使用配置參數(shù) –with-select_module 和 –without-select_module 來啟用或禁用這個模塊。
- poll?– 標(biāo)準(zhǔn)方法。 如果當(dāng)前平臺沒有更有效的方法，它是編譯時默認(rèn)的方法。你可以使用配置參數(shù) –with-poll_module 和 –without-poll_module 來啟用或禁用這個模塊。
- kqueue?– 高效的方法，使用于 FreeBSD 4.1+, OpenBSD 2.9+, NetBSD 2.0 和 MacOS X. 使用雙處理器的MacOS X系統(tǒng)使用kqueue可能會造成內(nèi)核崩潰。
- epoll?– 高效的方法，使用于Linux內(nèi)核2.6版本及以后的系統(tǒng)。在某些發(fā)行版本中，如SuSE 8.2, 有讓2.4版本的內(nèi)核支持epoll的補丁。
- rtsig?– 可執(zhí)行的實時信號，使用于Linux內(nèi)核版本2.2.19以后的系統(tǒng)。默認(rèn)情況下整個系統(tǒng)中不能出現(xiàn)大于1024個POSIX實時(排隊)信號。這種情況 對于高負(fù)載的服務(wù)器來說是低效的；所以有必要通過調(diào)節(jié)內(nèi)核參數(shù) /proc/sys/kernel/rtsig-max 來增加隊列的大小。可是從Linux內(nèi)核版本2.6.6-mm2開始， 這個參數(shù)就不再使用了，并且對于每個進(jìn)程有一個獨立的信號隊列，這個隊列的大小可以用 RLIMIT_SIGPENDING 參數(shù)調(diào)節(jié)。當(dāng)這個隊列過于擁塞，nginx就放棄它并且開始使用 poll 方法來處理連接直到恢復(fù)正常。
- /dev/poll?– 高效的方法，使用于 Solaris 7 11/99+, HP/UX 11.22+ (eventport), IRIX 6.5.15+ 和 Tru64 UNIX 5.1A+.
- eventport?– 高效的方法，使用于 Solaris 10. 為了防止出現(xiàn)內(nèi)核崩潰的問題， 有必要安裝這個?安全補丁。
??????? 在linux下面，只有epoll是高效的方法
??????? 下面再來看看epoll到底是如何高效的
?????? Epoll是Linux內(nèi)核為處理大批量句柄而作了改進(jìn)的poll。 要使用epoll只需要這三個系統(tǒng)調(diào)用：epoll_create(2)， epoll_ctl(2)， epoll_wait(2)。它是在2.5.44內(nèi)核中被引進(jìn)的(epoll(4) is a new API introduced in Linux kernel 2.5.44)，在2.6內(nèi)核中得到廣泛應(yīng)用。
??????? epoll的優(yōu)點
- 支持一個進(jìn)程打開大數(shù)目的socket描述符(FD)
??????? select 最不能忍受的是一個進(jìn)程所打開的FD是有一定限制的，由FD_SETSIZE設(shè)置，默認(rèn)值是2048。對于那些需要支持的上萬連接數(shù)目的IM服務(wù)器來說顯 然太少了。這時候你一是可以選擇修改這個宏然后重新編譯內(nèi)核，不過資料也同時指出這樣會帶來網(wǎng)絡(luò)效率的下降，二是可以選擇多進(jìn)程的解決方案(傳統(tǒng)的 Apache方案)，不過雖然linux上面創(chuàng)建進(jìn)程的代價比較小，但仍舊是不可忽視的，加上進(jìn)程間數(shù)據(jù)同步遠(yuǎn)比不上線程間同步的高效，所以也不是一種完 美的方案。不過 epoll則沒有這個限制，它所支持的FD上限是最大可以打開文件的數(shù)目，這個數(shù)字一般遠(yuǎn)大于2048,舉個例子,在1GB內(nèi)存的機(jī)器上大約是10萬左 右，具體數(shù)目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般來說這個數(shù)目和系統(tǒng)內(nèi)存關(guān)系很大。
- IO效率不隨FD數(shù)目增加而線性下降
???????? 傳統(tǒng)的select/poll另一個致命弱點就是當(dāng)你擁有一個很大的socket集合，不過由于網(wǎng)絡(luò)延時，任一時間只有部分的socket是”活躍”的，但 是select/poll每次調(diào)用都會線性掃描全部的集合，導(dǎo)致效率呈現(xiàn)線性下降。但是epoll不存在這個問題，它只會對”活躍”的socket進(jìn)行操 作—這是因為在內(nèi)核實現(xiàn)中epoll是根據(jù)每個fd上面的callback函數(shù)實現(xiàn)的。那么，只有”活躍”的socket才會主動的去調(diào)用 callback函數(shù)，其他idle狀態(tài)socket則不會，在這點上，epoll實現(xiàn)了一個”偽”AIO，因為這時候推動力在os內(nèi)核。在一些 benchmark中，如果所有的socket基本上都是活躍的—比如一個高速LAN環(huán)境，epoll并不比select/poll有什么效率，相 反，如果過多使用epoll_ctl,效率相比還有稍微的下降。但是一旦使用idle connections模擬WAN環(huán)境,epoll的效率就遠(yuǎn)在select/poll之上了。
- 使用mmap加速內(nèi)核與用戶空間的消息傳遞。
??????? 這 點實際上涉及到epoll的具體實現(xiàn)了。無論是select,poll還是epoll都需要內(nèi)核把FD消息通知給用戶空間，如何避免不必要的內(nèi)存拷貝就很 重要，在這點上，epoll是通過內(nèi)核于用戶空間mmap同一塊內(nèi)存實現(xiàn)的。而如果你想我一樣從2.5內(nèi)核就關(guān)注epoll的話，一定不會忘記手工 mmap這一步的。
- 內(nèi)核微調(diào)
???????? 這一點其實不算epoll的優(yōu)點了，而是整個linux平臺的優(yōu)點。也許你可以懷疑linux平臺，但是你無法回避linux平臺賦予你微調(diào)內(nèi)核的能力。比如，內(nèi)核TCP/IP協(xié) 議棧使用內(nèi)存池管理sk_buff結(jié)構(gòu)，那么可以在運行時期動態(tài)調(diào)整這個內(nèi)存pool(skb_head_pool)的大小— 通過echo XXXX>/proc/sys/net/core/hot_list_length完成。再比如listen函數(shù)的第2個參數(shù)(TCP完成3次握手 的數(shù)據(jù)包隊列長度)，也可以根據(jù)你平臺內(nèi)存大小動態(tài)調(diào)整。更甚至在一個數(shù)據(jù)包面數(shù)目巨大但同時每個數(shù)據(jù)包本身大小卻很小的特殊系統(tǒng)上嘗試最新的NAPI網(wǎng)卡驅(qū)動架構(gòu)。
??? (epoll內(nèi)容，參考epoll_互動百科)
?
5. ? Nginx優(yōu)化
1. 編譯安裝過程優(yōu)化
1）.減小Nginx編譯后的文件大小
在編譯Nginx時，默認(rèn)以debug模式進(jìn)行，而在debug模式下會插入很多跟蹤和ASSERT之類的信息，編譯完成后，一個Nginx要有好幾兆字節(jié)。而在編譯前取消Nginx的debug模式，編譯完成后Nginx只有幾百千字節(jié)。因此可以在編譯之前，修改相關(guān)源碼，取消debug模式。具體方法如下：
在Nginx源碼文件被解壓后，找到源碼目錄下的auto/cc/gcc文件，在其中找到如下幾行：
?
注釋掉或刪掉這兩行，即可取消debug模式。
2.為特定的CPU指定CPU類型編譯優(yōu)化
在編譯Nginx時，默認(rèn)的GCC編譯參數(shù)是“-O”，要優(yōu)化GCC編譯，可以使用以下兩個參數(shù)：
?
pentium,?pentiumpro,?pentium3,?#?pentium4,?athlon,?opteron,?amd64,?sparc32,?sparc64,?ppc64?
要確定CPU類型，可以通過如下命令：
?
2. 利用TCMalloc優(yōu)化Nginx的性能
TCMalloc的全稱為Thread-Caching Malloc，是谷歌開發(fā)的開源工具google-perftools中的一個成員。與標(biāo)準(zhǔn)的glibc庫的Malloc相比，TCMalloc庫在內(nèi)存分配效率和速度上要高很多，這在很大程度上提高了服務(wù)器在高并發(fā)情況下的性能，從而降低了系統(tǒng)的負(fù)載。下面簡單介紹如何為Nginx添加TCMalloc庫支持。
要安裝TCMalloc庫，需要安裝libunwind（32位操作系統(tǒng)不需要安裝）和google-perftools兩個軟件包，libunwind庫為基于64位CPU和操作系統(tǒng)的程序提供了基本函數(shù)調(diào)用鏈和函數(shù)調(diào)用寄存器功能。下面介紹利用TCMalloc優(yōu)化Nginx的具體操作過程。
1).安裝libunwind庫
可以從http://download.savannah.gnu.org/releases/libunwind下載相應(yīng)的libunwind版本，這里下載的是libunwind-0.99-alpha.tar.gz。安裝過程如下：
?
2).安裝google-perftools
可以從http://google-perftools.googlecode.com下載相應(yīng)的google-perftools版本，這里下載的是google-perftools-1.8.tar.gz。安裝過程如下：
?
local/lib"?>?/etc/ld.so.conf.d/usr_local_lib.conf ?
至此，google-perftools安裝完成。
3).重新編譯Nginx
為了使Nginx支持google-perftools，需要在安裝過程中添加“–with-google_perftools_module”選項重新編譯Nginx。安裝代碼如下：
?
到這里Nginx安裝完成。
4).為google-perftools添加線程目錄
創(chuàng)建一個線程目錄，這里將文件放在/tmp/tcmalloc下。操作如下：
?
5).修改Nginx主配置文件
修改nginx.conf文件，在pid這行的下面添加如下代碼：
?
接著，重啟Nginx即可完成google-perftools的加載。
6).驗證運行狀態(tài)
為了驗證google-perftools已經(jīng)正常加載，可通過如下命令查看：
?
由于在Nginx配置文件中設(shè)置worker_processes的值為4，因此開啟了4個Nginx線程，每個線程會有一行記錄。每個線程文件后面的數(shù)字值就是啟動的Nginx的pid值。
至此，利用TCMalloc優(yōu)化Nginx的操作完成。
3.Nginx內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化
內(nèi)核參數(shù)的優(yōu)化，主要是在Linux系統(tǒng)中針對Nginx應(yīng)用而進(jìn)行的系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化。
下面給出一個優(yōu)化實例以供參考。
?
將上面的內(nèi)核參數(shù)值加入/etc/sysctl.conf文件中，然后執(zhí)行如下命令使之生效：
下面對實例中選項的含義進(jìn)行介紹：
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets ：選項用來設(shè)定timewait的數(shù)量，默認(rèn)是180 000，這里設(shè)為6000。
net.ipv4.ip_local_port_range:選項用來設(shè)定允許系統(tǒng)打開的端口范圍。在高并發(fā)情況否則端口號會不夠用。
net.ipv4.tcp_tw_recycle:選項用于設(shè)置啟用timewait快速回收.
net.ipv4.tcp_tw_reuse:選項用于設(shè)置開啟重用，允許將TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP連接。
net.ipv4.tcp_syncookies:選項用于設(shè)置開啟SYN Cookies，當(dāng)出現(xiàn)SYN等待隊列溢出時，啟用cookies進(jìn)行處理。
net.core.somaxconn:選項的默認(rèn)值是128， 這個參數(shù)用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時發(fā)起的tcp連接數(shù)，在高并發(fā)的請求中，默認(rèn)的值可能會導(dǎo)致鏈接超時或者重傳，因此，需要結(jié)合并發(fā)請求數(shù)來調(diào)節(jié)此值。
net.core.netdev_max_backlog:選項表示當(dāng)每個網(wǎng)絡(luò)接口接收數(shù)據(jù)包的速率比內(nèi)核處理這些包的速率快時，允許發(fā)送到隊列的數(shù)據(jù)包的最大數(shù)目。
net.ipv4.tcp_max_orphans:選項用于設(shè)定系統(tǒng)中最多有多少個TCP套接字不被關(guān)聯(lián)到任何一個用戶文件句柄上。如果超過這個數(shù)字，孤立連接將立即被復(fù)位并打印出警告信息。這個限制只是為了防止簡單的DoS攻擊。不能過分依靠這個限制甚至人為減小這個值，更多的情況下應(yīng)該增加這個值。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog:選項用于記錄那些尚未收到客戶端確認(rèn)信息的連接請求的最大值。對于有128MB內(nèi)存的系統(tǒng)而言，此參數(shù)的默認(rèn)值是1024，對小內(nèi)存的系統(tǒng)則是128。
net.ipv4.tcp_synack_retries參數(shù)的值決定了內(nèi)核放棄連接之前發(fā)送SYN+ACK包的數(shù)量。
net.ipv4.tcp_syn_retries選項表示在內(nèi)核放棄建立連接之前發(fā)送SYN包的數(shù)量。
net.ipv4.tcp_fin_timeout選項決定了套接字保持在FIN-WAIT-2狀態(tài)的時間。默認(rèn)值是60秒。正確設(shè)置這個值非常重要，有時即使一個負(fù)載很小的Web服務(wù)器，也會出現(xiàn)大量的死套接字而產(chǎn)生內(nèi)存溢出的風(fēng)險。
net.ipv4.tcp_syn_retries選項表示在內(nèi)核放棄建立連接之前發(fā)送SYN包的數(shù)量。
如果發(fā)送端要求關(guān)閉套接字，net.ipv4.tcp_fin_timeout選項決定了套接字保持在FIN-WAIT-2狀態(tài)的時間。接收端可以出錯并永遠(yuǎn)不關(guān)閉連接，甚至意外宕機(jī)。
net.ipv4.tcp_fin_timeout的默認(rèn)值是60秒。需要注意的是，即使一個負(fù)載很小的Web服務(wù)器，也會出現(xiàn)因為大量的死套接字而產(chǎn)生內(nèi)存溢出的風(fēng)險。FIN-WAIT-2的危險性比FIN-WAIT-1要小，因為它最多只能消耗1.5KB的內(nèi)存，但是其生存期長些。
net.ipv4.tcp_keepalive_time選項表示當(dāng)keepalive啟用的時候，TCP發(fā)送keepalive消息的頻度。默認(rèn)值是2（單位是小時）。
4. PHP-FPM的優(yōu)化
如果您高負(fù)載網(wǎng)站使用PHP-FPM管理FastCGI，這些技巧也許對您有用:
1）增加FastCGI進(jìn)程數(shù)
把PHP FastCGI子進(jìn)程數(shù)調(diào)到100或以上，在4G內(nèi)存的服務(wù)器上200就可以建議通過壓力測試獲取最佳值。
2）增加?PHP-FPM打開文件描述符的限制
標(biāo)簽rlimit_files用于設(shè)置PHP-FPM對打開文件描述符的限制，默認(rèn)值為1024。這個標(biāo)簽的值必須和Linux內(nèi)核打開文件數(shù)關(guān)聯(lián)起來，例如，要將此值設(shè)置為65 535，就必須在Linux命令行執(zhí)行“ulimit -HSn 65536”。
?????? 然后?增加?PHP-FPM打開文件描述符的限制:
???? # vi /path/to/php-fpm.conf
??? 找到“<valuename="rlimit_files">1024</value>”
把1024更改為?4096或者更高.
重啟?PHP-FPM.
? ? ? ?ulimit -n 要調(diào)整為65536甚至更大。如何調(diào)這個參數(shù)，可以參考網(wǎng)上的一些文章。命令行下執(zhí)行 ulimit -n65536即可修改。如果不能修改，需要設(shè)置??/etc/security/limits.conf，加入
* hard nofile65536
* soft nofile?65536
?????????3）適當(dāng)增加max_requests
??? 標(biāo)簽max_requests指明了每個children最多處理多少個請求后便會被關(guān)閉，默認(rèn)的設(shè)置是500。
????<value name="max_requests"> 500 </value>
???
4. nginx.conf的參數(shù)優(yōu)化
nginx要開啟的進(jìn)程數(shù)?一般等于cpu的總核數(shù) 其實一般情況下開4個或8個就可以。
每個nginx進(jìn)程消耗的內(nèi)存10兆的模樣
worker_cpu_affinity
僅適用于linux，使用該選項可以綁定worker進(jìn)程和CPU（2.4內(nèi)核的機(jī)器用不了）
假如是8 cpu 分配如下：
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000
00100000 01000000 10000000
nginx可以使用多個worker進(jìn)程，原因如下：
to use SMP?
to decrease latency when workers blockend on disk I/O?
to limit number of connections per process when select()/poll() is
used?The worker_processes and worker_connections from the event sections
allows you to calculate maxclients value: k max_clients = worker_processes * worker_connections
worker_rlimit_nofile 102400;
每個nginx進(jìn)程打開文件描述符最大數(shù)目 配置要和系統(tǒng)的單進(jìn)程打開文件數(shù)一致,linux 2.6內(nèi)核下開啟文件打開數(shù)為65535，worker_rlimit_nofile就相應(yīng)應(yīng)該填寫65535 nginx調(diào)度時分配請求到進(jìn)程并不是那么的均衡，假如超過會返回502錯誤。我這里寫的大一點
use epoll
Nginx使用了最新的epoll（Linux 2.6內(nèi)核）和kqueue（freebsd）網(wǎng)絡(luò)I/O模型，而Apache則使用的是傳統(tǒng)的select模型。
處理大量的連接的讀寫，Apache所采用的select網(wǎng)絡(luò)I/O模型非常低效。在高并發(fā)服務(wù)器中，輪詢I/O是最耗時間的操作 目前Linux下能夠承受高并發(fā)
訪問的Squid、Memcached都采用的是epoll網(wǎng)絡(luò)I/O模型。
worker_connections 65535;
每個工作進(jìn)程允許最大的同時連接數(shù) （Maxclient = work_processes * worker_connections）
keepalive_timeout 75
keepalive超時時間
這里需要注意官方的一句話：
The parameters can differ from each other. Line Keep-Alive:
timeout=time understands Mozilla and Konqueror. MSIE itself shuts
keep-alive connection approximately after 60 seconds.
client_header_buffer_size 16k
large_client_header_buffers 4 32k
客戶請求頭緩沖大小?
nginx默認(rèn)會用client_header_buffer_size這個buffer來讀取header值，如果header過大，它會使用large_client_header_buffers來讀取
如果設(shè)置過小HTTP頭/Cookie過大 會報400 錯誤 nginx 400 bad request
求行如果超過buffer，就會報HTTP 414錯誤(URI Too Long)?nginx接受最長的HTTP頭部大小必須比其中一個buffer大，否則就會報400的HTTP錯誤(Bad Request)。
open_file_cache max 102400
使用字段:http, server, location 這個指令指定緩存是否啟用,如果啟用,將記錄文件以下信息: ·打開的文件描述符,大小信息和修改時間. ·存在的目錄信息. ·在搜索文件過程中的錯誤信息 -- 沒有這個文件,無法正確讀取,參考o(jì)pen_file_cache_errors 指令選項:
·max - 指定緩存的最大數(shù)目,如果緩存溢出,最長使用過的文件(LRU)將被移除
例: open_file_cache max=1000 inactive=20s; open_file_cache_valid 30s; open_file_cache_min_uses 2; open_file_cache_errors on;
open_file_cache_errors
語法:open_file_cache_errors on | off 默認(rèn)值:open_file_cache_errors off 使用字段:http, server, location 這個指令指定是否在搜索一個文件是記錄cache錯誤.
open_file_cache_min_uses
語法:open_file_cache_min_uses number 默認(rèn)值:open_file_cache_min_uses 1 使用字段:http, server, location 這個指令指定了在open_file_cache指令無效的參數(shù)中一定的時間范圍內(nèi)可以使用的最小文件數(shù),如 果使用更大的值,文件描述符在cache中總是打開狀態(tài).
open_file_cache_valid
語法:open_file_cache_valid time 默認(rèn)值:open_file_cache_valid 60 使用字段:http, server, location 這個指令指定了何時需要檢查open_file_cache中緩存項目的有效信息.
開啟gzip
gzip on;
gzip_min_length 1k;
gzip_buffers 4 16k;
gzip_http_version 1.0;
gzip_comp_level 2;
gzip_types text/plain application/x-javascript text/css
application/xml;
gzip_vary on;
緩存靜態(tài)文件：
location ~* ^.+\.(swf|gif|png|jpg|js|css)$ {
root /usr/local/ku6/ktv/show.ku6.com/;
expires 1m;
}
6. ? 錯誤排查
1、Nginx 502 Bad Gateway
一般來說Nginx 502 Bad Gateway和php-fpm.conf的設(shè)置有關(guān)，而Nginx 504 Gateway Time-out則是與nginx.conf的設(shè)置有關(guān)
1）、查看當(dāng)前的PHP FastCGI進(jìn)程數(shù)是否夠用：
netstat -anpo | grep "php-cgi" | wc -l
如果實際使用的“FastCGI進(jìn)程數(shù)”接近預(yù)設(shè)的“FastCGI進(jìn)程數(shù)”，那么，說明“FastCGI進(jìn)程數(shù)”不夠用，需要增大。
2）、部分PHP程序的執(zhí)行時間超過了Nginx的等待時間，可以適當(dāng)增加
? ? ?nginx.conf配置文件中FastCGI的timeout時間，例如：
http?{
? ? ......
? ? fastcgi_connect_timeout 300;
? ? fastcgi_send_timeout 300;
? ? fastcgi_read_timeout 300;
? ? ......
}
2、413 Request Entity Too Large
? ? ?解決：增大client_max_body_size
? ? client_max_body_size:指令指定允許客戶端連接的最大請求實體大小,它出現(xiàn)在請求頭部的Content-Length字段. 如果請求大于指定的值,客戶端將收到一個"Request Entity Too Large" (413)錯誤. 記住,瀏覽器并不知道怎樣顯示這個錯誤.
? ? php.ini中增大
post_max_size 和upload_max_filesize
3 Ngnix error.log出現(xiàn)：upstream sent too big header while reading response header from upstream錯誤
1)如果是nginx反向代理
? ?proxy是nginx作為client轉(zhuǎn)發(fā)時使用的，如果header過大，超出了默認(rèn)的1k，就會引發(fā)上述的upstream sent too big header （說白了就是nginx把外部請求給后端server，后端server返回的header??太大nginx處理不過來就導(dǎo)致了。
??server {
????????listen???????80;
????????server_name??*.xywy.com ;
????????large_client_header_buffers 4 16k;
????????location / {
? ? ? ? ? #添加這3行?
???????????proxy_buffer_size 64k;
???????????proxy_buffers???32 32k;
???????????proxy_busy_buffers_size 128k;
???????????proxy_set_header Host $host;
???????????proxy_set_header X-Real-IP???????$remote_addr;
???????????proxy_set_header X-Forwarded-For??$proxy_add_x_forwarded_for;
? ? }
}?????????
?
2) 如果是 nginx+PHPcgi?
? 錯誤帶有?upstream: "fastcgi://127.0.0.1:9000"。就該?
? 多加：
? fastcgi_buffer_size 128k;
? fastcgi_buffers 4 128k;
server {
? ? ? ? listen ? ? ? 80;
? ? ? ? server_name ?ddd.com;
? ? ? ? index index.html index.htm index.php;
? ?
? ? ? ? client_header_buffer_size 128k;
? ? ? ? large_client_header_buffers 4 128k;
? ? ? ? proxy_buffer_size 64k;
? ? ? ? proxy_buffers 8 64k;
? ? ? ? fastcgi_buffer_size 128k;
? ? ? ? fastcgi_buffers 4 128k;
? ? ? ? location / {
? ? ? ? ? ......
? ? ? ? }
}?????????
7. ? Nginx的php漏洞
漏洞介紹：nginx是一款高性能的web服務(wù)器，使用非常廣泛，其不僅經(jīng)常被用作反向代理，也可以非常好的支持PHP的運行。80sec發(fā)現(xiàn)其中存在一個較為嚴(yán)重的安全問題，默認(rèn)情況下可能導(dǎo)致服務(wù)器錯誤的將任何類型的文件以PHP的方式進(jìn)行解析，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題，使得惡意的攻擊者可能攻陷支持php的nginx服務(wù)器。
漏洞分析：nginx默認(rèn)以cgi的方式支持php的運行，譬如在配置文件當(dāng)中可以以
location ~ .php$ {
root html;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /scripts$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
的方式支持對php的解析，location對請求進(jìn)行選擇的時候會使用URI環(huán)境變量進(jìn)行選擇，其中傳遞到后端Fastcgi的關(guān)鍵變量SCRIPT_FILENAME由nginx生成的$fastcgi_script_name決定，而通過分析可以看到$fastcgi_script_name是直接由URI環(huán)境變量控制的，這里就是產(chǎn)生問題的點。而為了較好的支持PATH_INFO的提取，在PHP的配置選項里存在cgi.fix_pathinfo選項，其目的是為了從SCRIPT_FILENAME里取出真正的腳本名。
那么假設(shè)存在一個http://www.80sec.com/80sec.jpg，我們以如下的方式去訪問
http://www.80sec.com/80sec.jpg/80sec.php
將會得到一個URI
/80sec.jpg/80sec.php
經(jīng)過location指令，該請求將會交給后端的fastcgi處理，nginx為其設(shè)置環(huán)境變量SCRIPT_FILENAME，內(nèi)容為
/scripts/80sec.jpg/80sec.php
而在其他的webserver如lighttpd當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)其中的SCRIPT_FILENAME被正確的設(shè)置為
/scripts/80sec.jpg
所以不存在此問題。
后端的fastcgi在接受到該選項時，會根據(jù)fix_pathinfo配置決定是否對SCRIPT_FILENAME進(jìn)行額外的處理，一般情況下如果不對fix_pathinfo進(jìn)行設(shè)置將影響使用PATH_INFO進(jìn)行路由選擇的應(yīng)用，所以該選項一般配置開啟。Php通過該選項之后將查找其中真正的腳本文件名字，查找的方式也是查看文件是否存在，這個時候?qū)⒎蛛x出SCRIPT_FILENAME和PATH_INFO分別為
/scripts/80sec.jpg和80sec.php
最后，以/scripts/80sec.jpg作為此次請求需要執(zhí)行的腳本，攻擊者就可以實現(xiàn)讓nginx以php來解析任何類型的文件了。
POC： 訪問一個nginx來支持php的站點，在一個任何資源的文件如robots.txt后面加上/80sec.php，這個時候你可以看到如下的區(qū)別：
訪問http://www.80sec.com/robots.txt
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/0.6.32
Date: Thu, 20 May 2010 10:05:30 GMT
Content-Type: text/plain
Content-Length: 18
Last-Modified: Thu, 20 May 2010 06:26:34 GMT
Connection: keep-alive
Keep-Alive: timeout=20
Accept-Ranges: bytes
訪問訪問http://www.80sec.com/robots.txt/80sec.php
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/0.6.32
Date: Thu, 20 May 2010 10:06:49 GMT
Content-Type: text/html
Transfer-Encoding: chunked
Connection: keep-alive
Keep-Alive: timeout=20
X-Powered-By: PHP/5.2.6
其中的Content-Type的變化說明了后端負(fù)責(zé)解析的變化，該站點就可能存在漏洞。
漏洞廠商：http://www.nginx.org
解決方案：
我們已經(jīng)嘗試聯(lián)系官方，但是此前你可以通過以下的方式來減少損失
關(guān)閉cgi.fix_pathinfo為0
或者
if ( $fastcgi_script_name ~ ..*/.*php ) {
return 403;
}
PS: 鳴謝laruence大牛在分析過程中給的幫助
from:?http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8930668
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Nginx工作原理和优化、漏洞的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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