来自公众号:51CTO技术栈
作者:李航
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本文主要帮助大家熟悉 Nginx 有哪些应用场景、Nginx 特点和架构模型以及相关流程、Nginx 定制化开发的几种模块分类。读完本文你将对 Nginx 有一定的认识。
本文将围绕如下几个部分进行讲解:
Nginx 简介以及特点
Nginx (engine x) 是一个高性能的 Web 服务器和反向代理服务器,也是一个 IMAP/POP3/SMTP 服务器:
Nginx 社区分支:
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Openresty:
作者 @agentzh(章宜春)开发的,最大特点是引入了 ngx_lua 模块,支持使用 Lua 开发插件,并且集合了很多丰富的模块,以及 Lua 库。
-
Tengine:
主要是淘宝团队开发。特点是融入了因淘宝自身的一些业务带来的新功能。
-
Nginx 官方版本,
更新迭代比较快,并且提供免费版本和商业版本。
Nginx 源码结构(代码量大约 11 万行 C 代码):
Nginx 特点如下:
Nginx 应用场景
Nginx 的应用场景如下:
Nginx 框架模型介绍
进程组件角色:
-
Master 进程:
监视工作进程的状态;当工作进程死掉后重启一个新的;处理信号和通知工作进程。
-
Worker 进程:
处理客户端请求,从主进程处获得信号做相应的事情。
-
Cache Loader 进程:
加载缓存索引文件信息,然后退出。
-
Cache Manager进程:
管理磁盘的缓存大小,超过预定值大小后最少使用数据将被删除。
Nginx 的框架模型如下图:
框架模型流程如下图:
Nginx 内部流程介绍
Nginx 框架模型流程如下图:
Master 初始化流程,如下图:
Worker 初始化:
Worker 初始化流程图如下:
静态文件请求 IO 流程如下图:
HTTP 请求流程如下图:
HTTP 请求 11 个阶段,如下图所示:
upstream模块:
-
访问第三方 Server 服务器
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底层 HTTP 通信非常完善
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异步非阻塞
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上下游内存零拷贝,节省内存
-
支持自定义模块开发
upstream 框架流程,如下图:
upstream 内部流程,如下图:
反向代理流程,如下图:
Nginx 定制化模块开发
Nginx 的模块化设计特点如下:
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高度抽象的模块接口
-
模块接口非常简单,具有很高的灵活性
-
配置模块的设计
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核心模块接口的简单化
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多层次、多类别的模块设计
内部核心模块:
Handler 模块:
接受来自客户端的请求并构建响应头和响应体。
Filter 模块:
过滤(filter)模块是过滤响应头和内容的模块,可以对回复的头和内容进行处理。它的处理时间在获取回复内容之后,向用户发送响应之前。
Upstream 模块:
使 Nginx 跨越单机的限制,完成网络数据的接收、处理和转发,纯异步的访问后端服务。
Load_Balance:
负载均衡模块,实现特定的算法,在众多的后端服务器中,选择一个服务器出来作为某个请求的转发服务器。
ngx_lua 模块:
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脚本语言
-
内存开销小
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运行速度快
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强大的 Lua 协程
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非阻塞
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业务逻辑以自然逻辑书写
定制化开发 Demo
Handler 模块:
-
编写 config 文件
-
编写模块产生内容响应信息
#配置文件:#配置文件:
server {
...
location test {
test_counter on;
}
}
#config
ngx_addon_name=ngx_http_test_module
HTTP_MODULES="$HTTP_MODULES ngx_http_test_module"
NGX_ADDON_SRCS="$NGX_ADDON_SRCS $ngx_addon_dir/ngx_http_test_module.c"
#ngx_http_test_module.c
static ngx_int_t
ngx_http_test_handler(ngx_http_request_t *r)
{
ngx_int_t rc;
ngx_buf_t *b;
ngx_chain_t out;
ngx_http_test_conf_t *lrcf;
ngx_str_t ngx_test_string = ngx_string("hello test");
lrcf = ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_test_module);
if ( lrcf->test_counter == 0 ) {
return NGX_DECLINED;
}
/* we response to 'GET' and 'HEAD' requests only */
if ( !(r->method & (NGX_HTTP_GET|NGX_HTTP_HEAD)) ) {
return NGX_HTTP_NOT_ALLOWED;
}
/* discard request body, since we don't need it here */
rc = ngx_http_discard_request_body(r);
if ( rc != NGX_OK ) {
return rc;
}
/* set the 'Content-type' header */
/*
*r->headers_out.content_type.len = sizeof("text/html") - 1;
*r->headers_out.content_type.data = (u_char *)"text/html";
*/
ngx_str_set(&r->headers_out.content_type, "text/html");
/* send the header only, if the request type is http 'HEAD' */
if ( r->method == NGX_HTTP_HEAD ) {
r->headers_out.status = NGX_HTTP_OK;
r->headers_out.content_length_n = ngx_test_string.len;
return ngx_http_send_header(r);
}
/* set the status line */
r->headers_out.status = NGX_HTTP_OK;
r->headers_out.content_length_n = ngx_test_string.len;
/* send the headers of your response */
rc = ngx_http_send_header(r);
if ( rc == NGX_ERROR || rc > NGX_OK || r->header_only ) {
return rc;
}
/* allocate a buffer for your response body */
b = ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_buf_t));
if ( b == NULL ) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
/* attach this buffer to the buffer chain */
out.buf = b;
out.next = NULL;
/* adjust the pointers of the buffer */
b->pos = ngx_test_string.data;
b->last = ngx_test_string.data + ngx_test_string.len;
b->memory = 1; /* this buffer is in memory */
b->last_buf = 1; /* this is the last buffer in the buffer chain */
/* send the buffer chain of your response */
return ngx_http_output_filter(r, &out);
}
Nginx 核心时间点模块介绍
解决接入层故障定位慢的问题,帮助 OP 快速判定问题根因,优先自证清白,提高接入层高效的生产力。
Nginx 分流模块介绍
Nginx 分流模块特点如下:
Nginx 动态 upstream 模块介绍
让接入层可以适配动态调度的云环境,实现服务的平滑上下线、弹性扩/缩容。
从而提高接入层高效的生产力以及稳定性,保证业务流量的平滑无损。
Nginx query_upstream 模块介绍
链路追踪,梳理接口到后端链路的情况。查询 location 接口对应 upstream server 信息。
Nginx query_conf 模块介绍
获取 Nginx 配置文件格式化为 json 格式信息:
Nginx 共享内存支持 Redis 协议模块介绍
根据配置文件来动态的添加共享内存:
https://github.com/lidaohang/ngx_shm_dict
ngx_shm_dict:
共享内存核心模块(红黑树,队列)
ngx_shm_dict_manager:
添加定时器事件,定时的清除共享内存中过期的 Key,添加读事件,支持 Redis 协议,通过 redis-cli get,set,del,ttl
ngx_shm_dict_view:
共享内存查看
Nginx 日志回放压测工具
解析日志进行回放压测,模拟后端服务器慢等各种异常情况 :
https://github.com/lidaohang/playback-testing
方案说明:
-
客户端解析 access.log 构建请求的 host,port,url,body。
-
把后端响应时间,后端响应状态码,后端响应大小放入 header 头中。
-
后端服务器获取相应的 header,进行模拟响应 body 大小,响应状态码,响应时间。
使用方式:
server/backserver/main.go
bin/wrk -c30 -t1 -s conf/nginx_log.lua http://localhost:8095
作者:李航
简介:多年的底层开发经验,在高性能 Nginx 开发和分布式缓存 Redis Cluster 有着丰富的经验,目前从事分布式存储工作。先后在 58 同城、汽车之家、优酷土豆集团工作。目前供职于滴滴基础平台-技术专家岗位,主要负责分布式 Ceph 系统。个人主要关注的技术领域:高性能 Nginx 开发、分布式缓存、分布式存储。
编辑:陶家龙