工作原理
Nginx由内核和模块组成，其中，内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，仅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，用于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去完成相应的工作。
Nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块：
- 核心模块：HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块
- 基础模块：HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块，
- 第三方模块：HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块。
用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。正是有了这么多模块的支撑，Nginx的功能才会如此强大。
Nginx的模块从功能上分为如下三类。
- Handlers（处理器模块）。此类模块直接处理请求，并进行输出内容和修改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，最后由Nginx输出。
- Proxies （代理类模块）。此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块，这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。
Nginx本身做的工作实际很少，当它接到一个HTTP请求时，它仅仅是通过查找配置文件将此次请求映射到一个location block，而此location中所配置的各个指令则会启动不同的模块去完成工作，因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个location中的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块（当然，多个location可以复用同一个模块）。handler模块负责处理请求，完成响应内容的生成，而filter模块对响应内容进行处理。
Nginx的模块直接被编译进Nginx，因此属于静态编译方式。启动Nginx后，Nginx的模块被自动加载，不像Apache，首先将模块编译为一个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的每个模块都有可能去处理某个请求，但是同一个处理请求只能由一个模块来完成。
Nginx 的进程模型
在工作方式上，Nginx分为单工作进程和多工作进程两种模式。在单工作进程模式下，除主进程外，还有一个工作进程，工作进程是单线程的；在多工作进程模式下，每个工作进程包含多个线程。Nginx默认为单工作进程模式。
Nginx在启动后，会有一个master进程和多个worker进程。
master进程
主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。
master进程充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护。它不需要处理网络事件，不负责业务的执行，只会通过管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。
我们要控制nginx，只需要通过kill向master进程发送信号就行了。比如kill -HUP pid，则是告诉nginx，从容地重启nginx，我们一般用这个信号来重启nginx，或重新加载配置，因为是从容地重启，因此服务是不中断的。master进程在接收到HUP信号后是怎么做的呢？首先master进程在接到信号后，会先重新加载配置文件，然后再启动新的worker进程，并向所有老的worker进程发送信号，告诉他们可以光荣退休了。新的worker在启动后，就开始接收新的请求，而老的worker在收到来自master的信号后，就不再接收新的请求，并且在当前进程中的所有未处理完的请求处理完成后，再退出。当然，直接给master进程发送信号，这是比较老的操作方式，nginx在0.8版本之后，引入了一系列命令行参数，来方便我们管理。比如，./nginx -s reload，就是来重启nginx，./nginx -s stop，就是来停止nginx的运行。如何做到的呢？我们还是拿reload来说，我们看到，执行命令时，我们是启动一个新的nginx进程，而新的nginx进程在解析到reload参数后，就知道我们的目的是控制nginx来重新加载配置文件了，它会向master进程发送信号，然后接下来的动作，就和我们直接向master进程发送信号一样了。
worker进程：
而基本的网络事件，则是放在worker进程中来处理了。多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致，这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的。
worker进程之间是平等的，每个进程，处理请求的机会也是一样的。当我们提供80端口的http服务时，一个连接请求过来，每个进程都有可能处理这个连接，怎么做到的呢？首先，每个worker进程都是从master进程fork过来，在master进程里面，先建立好需要listen的socket（listenfd）之后，然后再fork出多个worker进程。所有worker进程的listenfd会在新连接到来时变得可读，为保证只有一个进程处理该连接，所有worker进程在注册listenfd读事件前抢accept_mutex，抢到互斥锁的那个进程注册listenfd读事件，在读事件里调用accept接受该连接。当一个worker进程在accept这个连接之后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，这样一个完整的请求就是这样的了。我们可以看到，一个请求，完全由worker进程来处理，而且只在一个worker进程中处理。worker进程之间是平等的，每个进程，处理请求的机会也是一样的。当我们提供80端口的http服务时，一个连接请求过来，每个进程都有可能处理这个连接，怎么做到的呢？首先，每个worker进程都是从master进程fork过来，在master进程里面，先建立好需要listen的socket（listenfd）之后，然后再fork出多个worker进程。所有worker进程的listenfd会在新连接到来时变得可读，为保证只有一个进程处理该连接，所有worker进程在注册listenfd读事件前抢accept_mutex，抢到互斥锁的那个进程注册listenfd读事件，在读事件里调用accept接受该连接。当一个worker进程在accept这个连接之后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，这样一个完整的请求就是这样的了。我们可以看到，一个请求，完全由worker进程来处理，而且只在一个worker进程中处理。
nginx的进程模型，可以由下图来表示：
Nginx+FastCGI运行原理
FastCGI是一个可伸缩地、高速地在HTTP server和动态脚本语言间通信的接口。多数流行的HTTP server都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等。同时，FastCGI也被许多脚本语言支持，其中就有PHP。
FastCGI接口方式采用C/S结构，可以将HTTP服务器和脚本解析服务器分开，同时在脚本解析服务器上启动一个或者多个脚本解析守护进程。当HTTP服务器每次遇到动态程序时，可以将其直接交付给FastCGI进程来执行，然后将得到的结果返回给浏览器。这种方式可以让HTTP服务器专一地处理静态请求或者将动态脚本服务器的结果返回给客户端，这在很大程度上提高了整个应用系统的性能。
Nginx是个轻量级的HTTP server，必须借助第三方的FastCGI处理器才可以对PHP进行解析，因此其实这样看来nginx是非常灵活的，它可以和任何第三方提供解析的处理器实现连接从而实现对PHP的解析(在nginx.conf中很容易设置)。
Nginx 配置文件
配置文件主要由四部分组成：main(全区设置)，server(主机配置)，upstream(负载均衡服务器设置)，和location(URL匹配特定位置设置)。
1）全局变量
#Nginx的worker进程运行用户以及用户组 user nobody nobody; #Nginx开启的进程数，建议为CPU的核数 worker_processes 1; #worker_processes auto; #以下参数指定了哪个cpu分配给哪个进程，一般来说不用特殊指定。如果一定要设的话，用0和1指定分配方式. #这样设就是给1-4个进程分配单独的核来运行，出现第5个进程是就是随机分配了。eg: worker_processes 4 #4核CPU worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000 #定义全局错误日志定义类型，[debug|info|notice|warn|crit] error_log logs/error.log info; #指定进程ID存储文件位置 #pid logs/nginx.pid; #一个nginx进程打开的最多文件描述符数目，理论值应该是最多打开文件数（ulimit -n）与nginx进程数相除，但是nginx分配请求并不是那么均匀，所以最好与ulimit -n的值保持一致。 #vim /etc/security/limits.conf # * soft nproc 65535 # * hard nproc 65535 # * soft nofile 65535 # * hard nofile 65535 worker_rlimit_nofile 65535;
2）事件配置
events { #use [ kqueue | rtsig | epoll | /dev/poll | select | poll ]; epoll模型是Linux 2.6以上版本内核中的高性能网络I/O模型，如果跑在FreeBSD上面，就用kqueue模型。 use epoll; #每个进程可以处理的最大连接数，理论上每台nginx服务器的最大连接数为worker_processes*worker_connections。理论值：worker_rlimit_nofile/worker_processes #注意：最大客户数也由系统的可用socket连接数限制（~ 64K），所以设置不切实际的高没什么好处 worker_connections 65535; #worker工作方式：串行（一定程度降低负载，但服务器吞吐量大时，关闭使用并行方式） #multi_accept on; }
3）http参数
#文件扩展名与文件类型映射表 include mime.types; #默认文件类型 default_type application/octet-stream; #日志相关定义 log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ''$status $body_bytes_sent "$http_referer" ''"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; #定义日志的格式。后面定义要输出的内容。 #1.$remote_addr 与$http_x_forwarded_for 用以记录客户端的ip地址； #2.$remote_user ：用来记录客户端用户名称； #3.$time_local ：用来记录访问时间与时区； #4.$request ：用来记录请求的url与http协议； #5.$status ：用来记录请求状态； #6.$body_bytes_sent ：记录发送给客户端文件主体内容大小； #7.$http_referer ：用来记录从那个页面链接访问过来的； #8.$http_user_agent ：记录客户端浏览器的相关信息 #连接日志的路径，指定的日志格式放在最后。 #access_log logs/access.log main; #只记录更为严重的错误日志，减少IO压力 error_log logs/error.log crit; #关闭日志 #access_log off; #默认编码 #charset utf-8; #服务器名字的hash表大小 server_names_hash_bucket_size 128; #客户端请求单个文件的最大字节数 client_max_body_size 8m; #指定来自客户端请求头的hearerbuffer大小 client_header_buffer_size 32k; #指定客户端请求中较大的消息头的缓存最大数量和大小。 large_client_header_buffers 4 64k; #开启高效传输模式。 sendfile on; #防止网络阻塞 tcp_nopush on; tcp_nodelay on; #客户端连接超时时间，单位是秒 keepalive_timeout 60; #客户端请求头读取超时时间 client_header_timeout 10; #设置客户端请求主体读取超时时间 client_body_timeout 10; #响应客户端超时时间 send_timeout 10; #FastCGI相关参数是为了改善网站的性能：减少资源占用，提高访问速度。 fastcgi_connect_timeout 300; fastcgi_send_timeout 300; fastcgi_read_timeout 300; fastcgi_buffer_size 64k; fastcgi_buffers 4 64k; fastcgi_busy_buffers_size 128k; fastcgi_temp_file_write_size 128k; #gzip模块设置 #开启gzip压缩输出 gzip on; #最小压缩文件大小 gzip_min_length 1k; #压缩缓冲区 gzip_buffers 4 16k; #压缩版本（默认1.1，前端如果是squid2.5请使用1.0） gzip_http_version 1.0; #压缩等级 1-9 等级越高，压缩效果越好，节约宽带，但CPU消耗大 gzip_comp_level 2; #压缩类型，默认就已经包含text/html，所以下面就不用再写了，写上去也不会有问题，但是会有一个warn。 gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml; #前端缓存服务器缓存经过压缩的页面 gzip_vary on;
4）虚拟主机基本配置
#虚拟主机定义 server { #监听端口 listen 80; #访问域名 server_name localhost; #编码格式，若网页格式与此不同，将被自动转码 #charset koi8-r; #虚拟主机访问日志定义 #access_log logs/host.access.log main; #对URL进行匹配 location / { #访问路径，可相对也可绝对路径 root html; #首页文件。以下按顺序匹配 index index.html index.htm; } #错误信息返回页面 #error_page 404 /404.html; # redirect server error pages to the static page /50x.html # error_page 500 502 503 504 /50x.html; location = /50x.html { root html; } #访问URL以.php结尾则自动转交给127.0.0.1 # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80 # #location ~ \.php$ { # proxy_pass http://127.0.0.1; #} #php脚本请求全部转发给FastCGI处理 # 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; #} #禁止访问.ht页面 （需ngx_http_access_module模块） # deny access to .htaccess files, if Apache's document root # concurs with nginx's one # #location ~ /\.ht { # deny all; #} } #HTTPS虚拟主机定义 # 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; # } #}
5）Nginx状态监控
#Nginx运行状态，StubStatus模块获取Nginx自启动的工作状态（编译时要开启对应功能） #location /NginxStatus { # #启用StubStatus的工作访问状态 # stub_status on; # #指定StubStaus模块的访问日志文件 # access_log logs/Nginxstatus.log; # #Nginx认证机制（需Apache的htpasswd命令生成） # #auth_basic "NginxStatus"; # #用来认证的密码文件 # #auth_basic_user_file ../htpasswd; #} 访问：http://IP/NginxStatus(测试就不加密码验证相关)
6）反向代理
#以下配置追加在HTTP的全局变量中 #nginx跟后端服务器连接超时时间(代理连接超时) proxy_connect_timeout 5; #后端服务器数据回传时间(代理发送超时) proxy_send_timeout 5; #连接成功后，后端服务器响应时间(代理接收超时) proxy_read_timeout 60; #设置代理服务器（nginx）保存用户头信息的缓冲区大小 proxy_buffer_size 16k; #proxy_buffers缓冲区，网页平均在32k以下的话，这样设置 proxy_buffers 4 32k; #高负荷下缓冲大小（proxy_buffers*2） proxy_busy_buffers_size 64k; #设定缓存文件夹大小，大于这个值，将从upstream服务器传 proxy_temp_file_write_size 64k; #反向代理缓存目录 proxy_cache_path /data/proxy/cache levels=1:2 keys_zone=cache_one:500m inactive=1d max_size=1g; #levels=1:2 设置目录深度，第一层目录是1个字符，第2层是2个字符 #keys_zone:设置web缓存名称和内存缓存空间大小 #inactive:自动清除缓存文件时间。 #max_size:硬盘空间最大可使用值。 #指定临时缓存文件的存储路径(路径需和上面路径在同一分区) proxy_temp_path /data/proxy/temp #服务配置 server { #侦听的80端口 listen 80; server_name localhost; location / { #反向代理缓存设置命令(proxy_cache zone|off,默认关闭所以要设置) proxy_cache cache_one; #对不同的状态码缓存不同时间 proxy_cache_valid 200 304 12h; #设置以什么样参数获取缓存文件名 proxy_cache_key $host$uri$is_args$args; #后7端的Web服务器可以通过X-Forwarded-For获取用户真实IP proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; #代理设置 proxy_pass http://IP; #文件过期时间控制 expires 1d; } #配置手动清楚缓存(实现此功能需第三方模块 ngx_cache_purge) #http://www.123.com/2017/0316/17.html访问 #http://www.123.com/purge/2017/0316/17.html清楚URL缓存 location ~ /purge(/.*) { allow 127.0.0.1; deny all; proxy_cache_purge cache_one $host$1$is_args$args; } #设置扩展名以.jsp、.php、.jspx结尾的动态应用程序不做缓存 location ~.*\.(jsp|php|jspx)?$ { proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_pass http://http://IP; }
7）负载均衡
#负载均衡服务器池 upstream my_server_pool { #调度算法 #1.轮循（默认）（weight轮循权值） #2.ip_hash：根据每个请求访问IP的hash结果分配。（会话保持） #3.fair:根据后端服务器响应时间最短请求。（upstream_fair模块） #4.url_hash:根据访问的url的hash结果分配。（需hash软件包） #参数： #down：表示不参与负载均衡 #backup:备份服务器 #max_fails:允许最大请求错误次数 #fail_timeout:请求失败后暂停服务时间。 server 192.168.1.109:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30; server 192.168.1.108:80 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=30; } #负载均衡调用 server { ... location / { proxy_pass http://my_server_pool; } }
8）URL重写
#根据不同的浏览器URL重写 if($http_user_agent ~ Firefox){ rewrite ^(.*)$ /firefox/$1 break; } if($http_user_agent ~ MSIE){ rewrite ^(.*)$ /msie/$1 break; } #实现域名跳转 location / { rewrite ^/(.*)$ https://web8.example.com$1 permanent; }
9）IP限制
#限制IP访问 location / { deny 192.168.0.2； allow 192.168.0.0/24; allow 192.168.1.1; deny all; }