Nginx——使用 Nginx 提升网站访问速度【转载+整理】
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本文是寫于 2008 年，文中提到 Nginx 不支持 Windows 操作系統，但是現在它已經支持了，此外還支持 FreeBSD，Solaris，MacOS X~
Nginx（“engine x”） 是一個高性能的 HTTP 和反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 服務器。 Nginx 是由俄羅斯人 Igor Sysoev 為俄羅斯訪問量第二的 Rambler.ru（俄文：Рамблер）站點開發的，第一個公開版本 0.1.0 發布于2004年10月4日。其將源代碼以類 BSD 許可證的形式發布。Nginx 因它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗（10,000 非活動的 HTTP keep-alive 連接僅需要 2.5M內存），以及并發能力（能夠支持高達 50,000 個并發連接數的響應）而聞名。事實上，nginx 并發能力確實在同類型的網頁服務器中表現較好，中國大陸使用nginx網站用戶有：百度、新浪、網易、騰訊等。
原文地址是 www.ibm.com，最新的技術，尤其是開源社區有什么，它們的技術人員都了如指掌，并實踐~
本文主要介紹如何在 Linux 系統上安裝高性能的 HTTP 服務器 —— Nginx、并在不改變原有網站結構的條件下用 Nginx 來提升網站的訪問速度。
Nginx 簡介
Nginx ("engine x") 是一個高性能的 HTTP 和 反向代理 服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。 Nginx 是由 Igor Sysoev 為俄羅斯訪問量第二的 Rambler.ru 站點開發的，它已經在該站點運行超過兩年半了。 Igor 將源代碼以類 BSD 許可證的形式發布。盡管還是測試版，但是，Nginx 已經因為它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名了。
根據最新一期（08 年 6 月份）的 NetCraft 調查報告顯示，已經有超過兩百萬的主機使用了 Nginx，這個數字超過了另外一個輕量級的 HTTP 服務器 lighttpd， 排名第四，并且發展迅速。下面是這份報告的前幾名的報表：
|
產品 |
網站數 |
|
Apache |
84,309,103 |
|
IIS |
60,987,087 |
|
Google GFE |
10,465,178 |
|
Unknown |
4,903,174 |
|
nginx |
2,125,160 |
|
Oversee |
1,953,848 |
|
lighttpd |
1,532,952 |
關于這期調查報告的更詳細信息請看下面鏈接：http://survey.netcraft.com/Reports/200806/
下圖是最近幾個月使用 Nginx 和 lighttpd 的網站數比較
圖 1. 最近幾個月使用 Nginx 和 lighttpd 的網站數比較
圖 2 Nginx 中文網頁
在 Linux 下安裝 Nginx
為了確保能在 Nginx 中使用正則表達式進行更靈活的配置，安裝之前需要確定系統是否安裝有 PCRE（Perl Compatible Regular Expressions）包。您可以到 ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/ 下載最新的 PCRE 源碼包，使用下面命令下載編譯和安裝 PCRE 包：
# wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-7.7.tar.gz
# tar zxvf pcre-7.7.tar.gz
# cd pcre-7.7
# ./configure
# make
# make install
接下來安裝 Nginx，Nginx 一般有兩個版本，分別是穩定版和開發版，您可以根據您的目的來選擇這兩個版本的其中一個，下面是把 Nginx 安裝到 /opt/nginx 目錄下的詳細步驟：
# wget http://sysoev.ru/nginx/nginx-0.6.31.tar.gz
# tar zxvf nginx-0.6.31.tar.gz
# cd nginx-0.6.31
# ./configure --with-http_stub_status_module –prefix=/opt/nginx
# make
# make install
其中參數 --with-http_stub_status_module 是為了啟用 nginx 的 NginxStatus 功能，用來監控 Nginx 的當前狀態。
安裝成功后 /opt/nginx 目錄下有四個子目錄分別是：conf、html、logs、sbin 。其中 Nginx 的配置文件存放于 conf/nginx.conf，Nginx 只有一個程序文件位于 sbin 目錄下的 nginx 文件。確保系統的 80 端口沒被其他程序占用，運行 sbin/nginx 命令來啟動 Nginx，打開瀏覽器訪問此機器的 IP，如果瀏覽器出現 Welcome to nginx! 則表示 Nginx 已經安裝并運行成功。
常用的 Nginx 參數和控制
程序運行參數
Nginx 安裝后只有一個程序文件，本身并不提供各種管理程序，它是使用參數和系統信號機制對 Nginx 進程本身進行控制的。 Nginx 的參數包括有如下幾個：
-c <path_to_config>：使用指定的配置文件而不是 conf 目錄下的 nginx.conf 。
-t：測試配置文件是否正確，在運行時需要重新加載配置的時候，此命令非常重要，用來檢測所修改的配置文件是否有語法錯誤。
-v：顯示 nginx 版本號。
-V：顯示 nginx 的版本號以及編譯環境信息以及編譯時的參數。
例如我們要測試某個配置文件是否書寫正確，我們可以使用以下命令。
sbin/nginx – t – c conf/nginx2.conf
通過信號對 Nginx 進行控制
Nginx 支持下表中的信號：
| 信號名 | 作用描述 |
| TERM, INT |
快速關閉程序，中止當前正在處理的請求 |
| QUIT |
處理完當前請求后，關閉程序 |
| HUP | 重新加載配置，并開啟新的工作進程，關閉就的進程，此操作不會中斷請求 |
| USR1 | 重新 打開日志文件，用于切換日志，例如每天生成一個新的日志文件 |
| USR2 | 平滑升級可執行程序 |
| WINCH | 從容關閉工作進程 |
有兩種方式來通過這些信號去控制 Nginx，第一是通過 logs 目錄下的 nginx.pid 查看當前運行的 Nginx 的進程 ID，通過 kill – XXX <pid> 來控制 Nginx，其中 XXX 就是上表中列出的信號名。如果您的系統中只有一個 Nginx 進程，那您也可以通過 killall 命令來完成，例如運行 killall – s HUP nginx 來讓 Nginx 重新加載配置。
配置 Nginx
先來看一個實際的配置文件：
user nobody;# 工作進程的屬主
worker_processes 4;# 工作進程數，一般與 CPU 核數等同
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
use epoll;#Linux 下性能最好的 event 模式
worker_connections 2048;# 每個工作進程允許最大的同時連接數
}
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 off;
access_log logs/access.log;# 日志文件名
sendfile on;
#tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
keepalive_timeout 65;
include gzip.conf;
# 集群中的所有后臺服務器的配置信息
upstream tomcats {
server 192.168.0.11:8080 weight=10;
server 192.168.0.11:8081 weight=10;
server 192.168.0.12:8080 weight=10;
server 192.168.0.12:8081 weight=10;
server 192.168.0.13:8080 weight=10;
server 192.168.0.13:8081 weight=10;
}
server {
listen 80;#HTTP 的端口
server_name localhost;
charset utf-8;
#access_log logs/host.access.log main;
location ~ ^/NginxStatus/ {
stub_status on; #Nginx 狀態監控配置
access_log off;
}
location ~ ^/(WEB-INF)/ {
deny all;
}
location ~ .(htm|html|asp|php|gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|rar|css|js|
zip|java|jar|txt|flv|swf|mid|doc|ppt|xls|pdf|txt|mp3|wma)$ {
root /opt/webapp;
expires 24h;
}
location / {
proxy_pass http://tomcats;# 反向代理
include proxy.conf;
}
error_page 404 /html/404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#
error_page 502 503 /html/502.html;
error_page 500 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
}
Nginx 監控
上面是一個實際網站的配置實例，其中灰色文字為配置說明。上述配置中，首先我們定義了一個 location ~ ^/NginxStatus/，這樣通過 http://localhost/NginxStatus/ 就可以監控到 Nginx 的運行信息，顯示的內容如下：
Active connections: 70
server accepts handled requests
14553819 14553819 19239266
Reading: 0 Writing: 3 Waiting: 67
NginxStatus 顯示的內容意思如下：
active connections – 當前 Nginx 正處理的活動連接數。
server accepts handled requests -- 總共處理了 14553819 個連接 , 成功創建 14553819 次握手 ( 證明中間沒有失敗的 ), 總共處理了 19239266 個請求 ( 平均每次握手處理了 1.3 個數據請求 )。
reading -- nginx 讀取到客戶端的 Header 信息數。
writing -- nginx 返回給客戶端的 Header 信息數。
waiting -- 開啟 keep-alive 的情況下，這個值等于 active - (reading + writing)，意思就是 Nginx 已經處理完正在等候下一次請求指令的駐留連接。
靜態文件處理
通過正則表達式，我們可讓 Nginx 識別出各種靜態文件，例如 images 路徑下的所有請求可以寫為：
location ~ ^/images/ {
root /opt/webapp/images;
}
而下面的配置則定義了幾種文件類型的請求處理方式。
location ~ .(htm|html|gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|css|js|txt)$ {
root /opt/webapp;
expires 24h;
}
對于例如圖片、靜態 HTML 文件、js 腳本文件和 css 樣式文件等，我們希望 Nginx 直接處理并返回給瀏覽器，這樣可以大大的加快網頁瀏覽時的速度。因此對于這類文件我們需要通過 root 指令來指定文件的存放路徑，同時因為這類文件并不常修改，通過 expires 指令來控制其在瀏覽器的緩存，以減少不必要的請求。 expires 指令可以控制 HTTP 應答中的“ Expires ”和“ Cache-Control ”的頭標（起到控制頁面緩存的作用）。您可以使用例如以下的格式來書寫 Expires：
expires 1 January, 1970, 00:00:01 GMT;
expires 60s;
expires 30m;
expires 24h;
expires 1d;
expires max;
expires off;
動態頁面請求處理
Nginx 本身并不支持現在流行的 JSP、ASP、PHP、PERL 等動態頁面，但是它可以通過反向代理將請求發送到后端的服務器，例如 Tomcat、Apache、IIS 等來完成動態頁面的請求處理。前面的配置示例中，我們首先定義了由 Nginx 直接處理的一些靜態文件請求后，其他所有的請求通過 proxy_pass 指令傳送給后端的服務器（在上述例子中是 Tomcat）。最簡單的 proxy_pass 用法如下：
location / {
proxy_pass http://localhost:8080;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
這里我們沒有使用到集群，而是將請求直接送到運行在 8080 端口的 Tomcat 服務上來完成類似 JSP 和 Servlet 的請求處理。
當頁面的訪問量非常大的時候，往往需要多個應用服務器來共同承擔動態頁面的執行操作，這時我們就需要使用集群的架構。 Nginx 通過 upstream 指令來定義一個服務器的集群，最前面那個完整的例子中我們定義了一個名為 tomcats 的集群，這個集群中包括了三臺服務器共 6 個 Tomcat 服務。而 proxy_pass 指令的寫法變成了：
location / {
proxy_pass http://tomcats;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
在 Nginx 的集群配置中，Nginx 使用最簡單的平均分配規則給集群中的每個節點分配請求。一旦某個節點失效時，或者重新起效時，Nginx 都會非常及時的處理狀態的變化，以保證不會影響到用戶的訪問。
總結
盡管整個程序包只有五百多 K，但麻雀雖小、五臟俱全。 Nginx 官方提供的各種功能模塊應有盡有，結合這些模塊可以完整各種各樣的配置要求，例如：壓縮、防盜鏈、集群、FastCGI、流媒體服務器、 Memcached 支持、URL 重寫等等，更關鍵的是 Nginx 擁有 Apache 和其他 HTTP 服務器無法比擬的高性能。您甚至可以在不改變原有網站的架構上，通過在前端引入 Nginx 來提升網站的訪問速度。
本文只是簡單介紹了 Nginx 的安裝以及常見的基本的配置和使用，更多關于 Nginx 的信息請閱讀文章后面的參考資源。在這里要非常感謝我的朋友——陳磊（chanix@msn.com），他一直在做 Nginx 的中文 WIKI（http://wiki.codemongers.com/NginxChs），同時也是他介紹給我這么好的一款軟件。
如果您的網站是運行在 Linux 下，如果您并沒有使用一些非常復雜的而且確定 Nginx 無法完成的功能，那您應該試試 Nginx 。
Nginx 如何實現高性能和可擴展性
Owen Garrett 是 Nginx 公司的產品總監，他在 Nginx 的官方博客上發表了一篇博文（How NGINX Achieves Performance and Scalability），說明了是哪些設計決策使得NGINX產品具備一流的性能和擴展能力。
Nginx 的整體架構的特點是由一組進程協同工作：
主進程：負責執行特權操作，如閱讀配置文件、綁定套接字、創建/通知協調（Signalling）子進程。
工作進程：負責接收和處理連接請求，讀取和寫入磁盤，并與上游服務器通信。當NGINX處于活躍狀態時，只有工作進程是忙碌的。
緩存加載器進程：負責將磁盤高速緩存加載到內存中。這個進程在啟動時運行后隨即退出。
緩存管理器進程：負責整理磁盤緩存的數據保證其不越界。這個進程會間歇性運行。
Nginx 能夠實現高性能和可擴展性的關鍵取決于兩個基本的設計選型：
盡可能限制工作進程的數量，從而減少上下文切換帶來的開銷。默認和推薦配置是讓每個CPU內核對應一個工作進程，從而高效利用硬件資源。
工作進程采用單線程，并以非阻塞的方式處理多個并發連接。
Nginx 的每個工作進程通過狀態機處理多個連接請求，這個狀態機被實現為非阻塞的工作方式：
每個工作進程需要處理若干套接字，包括監聽套接字或者連接套接字。
當監聽套接字收到新的請求時，會打開一個新的連接套接字來處理與客戶端的通信。
當一個事件到達連接套接字時，工作進程迅速完成響應，并轉而處理其他任何套接字新收到的事件。
Garrett 說，Nginx 選擇這樣的設計，使它從根本上區別于其他Web服務器。通常的Web服務器會選用將每個連接分配給獨立線程的模式，這使得多個連接的處理非常容易，因為每個連接可以被認為是包含多個步驟的一個線性序列，但這樣會產生上下文切換的開銷。事實上，工作線程大部分的時間處于阻塞的狀態，在等待客戶端或其它上游服務器。當試圖執行I/O等操作的并發連接數/線程數的規模超過一定閾值，或是內存消耗殆盡的時候，上下文切換的成本就顯現出來了。
從另一方面講，Nginx 的設計是不讓工作進程阻止網絡流量，除非沒有任何工作要做。此外，每一個新的連接只消耗很少的資源，僅包括一個文件描述符和少量的工作進程內存。
總的來說，Nginx 的這種工作模式在系統調優后，它的每個工作進程都能夠處理成百上千的HTTP并發連接。
參考資料
查閱 Nginx 英文站點。
查閱 Nginx 中文 WIKI。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Nginx——使用 Nginx 提升网站访问速度【转载+整理】的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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