Nginx 教程

Nginx 简介

Nginx（发音为 "engine x"）是一款高性能的开源 Web 服务器和反向代理服务器，以其高并发处理能力、低内存消耗和丰富的功能而闻名。本章节将介绍 Nginx 的基本概念、历史发展和核心特性。

什么是 Nginx？

Nginx 是由俄罗斯开发者 Igor Sysoev 于 2004 年创建的开源 Web 服务器软件。它最初是为了解决 C10K 问题（同时处理 10000 个并发连接）而设计的，采用事件驱动、非阻塞 I/O 模型，能够高效处理大量并发连接。

Nginx 的定义

• Web 服务器：直接为客户端提供静态内容
• 反向代理服务器：将客户端请求转发给后端服务器
• 负载均衡器：在多个后端服务器之间分配流量
• API 网关：管理和路由 API 请求
• 邮件代理服务器：处理邮件协议（SMTP、IMAP、POP3）

Nginx 的历史发展

Nginx 的发展历程：

• 2002：Nginx 开始开发，旨在解决 C10K 问题
• 2004：Nginx 首次公开发布
• 2011：Nginx Inc. 成立，提供商业支持和服务
• 2013：Nginx 1.4.0 发布，支持 SPDY 协议
• 2015：Nginx 1.9.5 发布，支持 HTTP/2
• 2019：Nginx 被 F5 Networks 以 6.7 亿美元收购
• 2021：Nginx 1.20.0 发布
• 2024：Nginx 继续活跃开发，成为全球最流行的 Web 服务器之一

Nginx 的核心特性

• 高性能：采用事件驱动架构，处理并发连接能力强
• 低内存消耗：相比其他 Web 服务器，内存使用更高效
• 高可靠性：稳定运行时间长，故障恢复能力强
• 丰富的功能：支持反向代理、负载均衡、SSL/TLS 终止等
• 可扩展性：通过模块系统可以扩展功能
• 跨平台：支持 Linux、Unix、Windows 等多种操作系统
• 开源免费：使用 BSD 许可证，可自由使用和修改
• 热部署：支持在不停止服务的情况下更新配置

Nginx 的架构

Nginx 采用模块化、事件驱动的架构设计：

主要模块

• 核心模块：负责基本功能，如进程管理、配置解析等
• HTTP 模块：处理 HTTP 请求和响应
• Mail 模块：处理邮件协议
• Stream 模块：处理 TCP/UDP 流
• 第三方模块：扩展 Nginx 功能

事件处理模型

Nginx 使用事件驱动、非阻塞 I/O 模型，主要包括：

• 多进程架构：master 进程管理 worker 进程
• 事件驱动：使用事件循环处理连接
• 非阻塞 I/O：减少 I/O 等待时间
• 工作进程：每个进程处理多个连接

# Nginx 进程模型示例
# master 进程 - 管理 worker 进程
# worker 进程 - 处理客户端请求
# cache manager 进程 - 管理缓存
# cache loader 进程 - 加载缓存

# 查看 Nginx 进程
ps aux | grep nginx

Nginx 的工作原理

Nginx 的工作流程：

1. 启动阶段：加载配置文件，初始化模块，创建进程
2. 连接处理：接收客户端连接，事件分发
3. 请求处理：解析 HTTP 请求，查找配置
4. 响应处理：生成 HTTP 响应，发送给客户端
5. 连接关闭：关闭连接，释放资源

Nginx 与其他 Web 服务器的对比

Nginx 的应用场景

• 静态网站托管：高效处理静态资源
• 反向代理：为后端应用提供统一入口
• 负载均衡：在多个后端服务器之间分配流量
• API 网关：管理和路由 API 请求
• SSL/TLS 终止：处理 HTTPS 连接
• 缓存服务器：缓存静态和动态内容
• 媒体流服务器：处理音频和视频流
• 安全防护：作为 WAF（Web 应用防火墙）的一部分

为什么选择 Nginx？

• 性能优异：在高并发场景下表现出色
• 配置简单：配置文件结构清晰，易于理解
• 功能丰富：支持多种功能，满足不同需求
• 生态完善：有丰富的模块和第三方集成
• 社区活跃：有庞大的用户社区和完善的文档
• 企业支持：有商业版本和专业支持

Nginx 的版本

Nginx 有两个主要版本分支：

• 稳定版：经过充分测试，适合生产环境
• 主线版：包含最新特性，适合测试和开发

版本号规则

Nginx 使用三段式版本号：主版本.次版本.修订版本

• 主版本：重大架构变更
• 次版本：新特性和功能
• 修订版本：bug 修复和安全更新