第4章
分布式架構Nginx

Nginx是一個高性能的HTTP和反向代理Web服務器。Nginx可以作為一個HTTP服務器進行網站的發布處理，也可以作為反向代理進行負載均衡的實現，由于其占用內存少，并發能力強，所以可以廣泛應用在互聯網中。

本章重點內容如下：

• Nginx工作原理
• Nginx源碼編譯安裝
• Nginx配置
• Nginx代理&負載均衡
• Nginx緩存
• Nginx限流
• Nginx屏蔽
• Nginx優化
• Nginx高可用

4.1　Nginx工作原理

Nginx進程模型，如圖4-1所示。

Nginx啟動后，會生成一個Master進程和多個Worker進程。

Master進程工作原理：Master主進程充當整個進程組與用戶的交互接口，同時管理Worker子線程，包括接收信號并將信號發送給Worker進程；監聽Worker進程工作狀態；當Worker進程非正常退出時，啟動新的Worker進程。多個Worker進程之間是平等的，共同競爭來自客戶端的請求，各進程之間相互獨立，一個請求被一個Worker進程處理。

當Master進程收到重新加載的信號，如（./nginx -s reload），Master會重新加載配置文件，然后啟動新的Worker進程來接收請求，并通知老的Worker進程。老的Worker進程處理完手中正在處理的請求就會退出。

Worker進程工作原理：Master會根據配置文件生成一個監聽相應端口的Socket，然后復制多個Worker子進程，每個Worker子進程都可以監聽Socket的消息。當一個連接過來時，每一個Worker都能收到通知，但是只有一個Worker能與這個連接建立關系，其他的Worker都會連接失敗，而Nginx會提供一個互斥鎖（accept_mutex），當連接過來時，只有一個Worker去接收這個連接。當一個Worker進程接收到accept連接之后，就開始讀取、解析并處理請求，產生數據后，再返回給客戶端，最后才斷開連接。

那么互斥鎖（accept_mutex）如何控制Worker進程接收并處理請求呢？

只有獲得了accept_mutex的進程才會去添加accept事件。Nginx使用變量ngx_accept_disabled來控制是否去競爭accept_mutex鎖（ngx_accept_disabled = Nginx單進程的所有連接總數/8 -空閑連接數量），當ngx_accept_disabled大于0時，不會去嘗試獲取accept_mutex鎖，ngx_accept_disable越大，讓出的機會就越多，這樣其他進程獲取鎖的機會也就越大。不添加accept，每個Worker進程的連接數就控制下來了，其他進程的連接池就會得到充分利用，這樣，Nginx就控制了多進程間連接的平衡。

為什么多個Worker進程能夠同時接受上萬個請求呢？

傳統Web服務器，每個消費者獨占一個線程，當并發量規模到十萬及以上時，由于線程數目過多，會頻繁消耗CPU資源，而當線程堵塞時，會掛載或睡眠，嚴重消耗服務器的資源，久而久之會到達服務器瓶頸。

Nginx服務器采用無阻塞事件驅動模型，它不會為每個消費事件創建一個進程或線程，不會由于進程間頻繁切換占用CPU而產生瓶頸。Nginx將一個請求分為多個階段來異步處理，每個階段只處理請求的一部分，當請求的這部分發生阻塞，Nginx將不會等待，繼續處理其他請求的某部分內容，當該階段任務完成后再進入下一階段。