linux服务-nginx原理与安装-1

nginx原理与安装

nginx配置章节：nginx原理与安装-1，nginx配置示例2，nginx配置示例3， 豆包ai，多敲几次记记关键字

一、前言

Nginx 是一款高性能的 HTTP 服务器、反向代理服务器、负载均衡器 和 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器，其核心优势是 高并发、低内存占用、高稳定性，广泛用于生产环境的服务部署。

二、nginx整体架构

2.1、多进程 / 多线程模型

• Nginx 采用 "master 进程 + worker 进程" 的架构，配合高效的事件驱动模型，实现高并发处理：

  进程类型	作用
  Master 进程（主进程）	1. 读取并验证配置文件（nginx.conf）； 2. 管理 worker 进程（创建、销毁、监控）； 3. 接收管理员命令（重启、停止、重载配置）； 4. 不处理具体请求，仅负责管理。
  Worker 进程（工作进程）	1. 实际处理客户端请求（HTTP、反向代理等）； 2. 数量可配置（通常设为 CPU 核心数，充分利用多核资源）； 3. 基于 epoll/kqueue 等事件驱动模型，实现 "非阻塞 I/O"。

• 关键：事件驱动与非阻塞 I/O

  • 传统服务器（如 Apache prefork 模型）：1 个请求对应 1 个进程 / 线程，并发量受限于进程数（上下文切换开销大）。
  • Nginx ：1 个 worker 进程可同时处理 成千上万 个请求，核心是 "事件驱动"------worker 进程通过 epoll 监听多个 socket 连接，当连接有数据可读 / 可写时才处理，无需阻塞等待。

• 跨平台事件驱动模型：epoll/kqueue 适配

  • Linux 系统：默认使用epoll 模型 （异步非阻塞 I/O 核心），通过 "事件通知" 机制 ，单线程可高效管理数万并发连接，避免传统 select 模型的轮询性能瓶颈：
    • select 模型：需遍历所有监听的文件描述符（FD）才能找到就绪连接，时间复杂度 O (n)，并发量越高性能越差；
    • epoll 模型：通过 "事件通知" 机制，仅返回就绪的文件描述符，时间复杂度 O (1)，即使监听数万连接也能保持高效。
  • BSD 类系统（FreeBSD、macOS） ：使用 kqueue 模型，功能与 epoll 类似，同样支持高效的事件通知和海量连接管理；
  • 其他系统：支持 /dev/poll、poll 等模型，确保在不同环境下的兼容性。

• 多进程架构优势 ：采用Master-Worker模式，Master进程负责管理配置和Worker进程，Worker进程处理实际请求，支持动态扩展和热部署。

2.2、功能原理

1. HTTP 服务器（静态资源服务）

   • 直接读取本地文件（HTML、CSS、JS、图片等）并返回给客户端，无需转发到后端服务。核心是 文件读取优化（sendfile 零拷贝技术），减少数据在内核态和用户态的拷贝，提升传输效率。

2. 反向代理

   • http反向代理 ： 客户端请求先发送到 Nginx，Nginx 再转发到后端业务服务器（如 Tomcat、Node.js、Java 服务），后端服务器处理后将响应通过 Nginx 返回给客户端。
     • 作用：隐藏后端服务器地址、统一入口、缓存静态资源、解决跨域问题。
     • 原理：Nginx 作为 "中间人"，维护与后端的长连接，复用连接减少握手开销。
   • tcp反向代理： 直接代理tcp端口进行转发

3. 负载均衡

   • 当后端有多台业务服务器时，Nginx 按配置的策略将请求分发到不同服务器，实现负载分担，避免单台服务器过载。

   • 负载策略：支持轮询（默认）、加权轮询（weight，按权重分配请求，适配不同性能的后端节点）、IP 哈希（ip_hash，基于客户端 IP 哈希分配，实现会话保持）、最少连接（least_conn，优先分发到连接数最少的节点）等算法；

   • 健康检查：内置健康检查机制，自动检测后端节点状态，剔除故障节点（如服务器宕机、响应超时），待节点恢复后自动重新纳入集群，提升服务可用性。

4. 缓存

   • Nginx 可缓存后端服务器的响应结果（如静态资源、接口数据），后续相同请求直接从 Nginx 缓存返回，减少后端压力，提升响应速度。

2.3、模块化设计与扩展性

Nginx 采用 "核心 + 模块" 的架构，实现功能解耦和灵活扩展：

• 功能解耦：核心框架仅包含事件驱动模块、进程管理模块等基础组件，体积小巧、性能高效；HTTP 处理、SSL 加密、缓存、负载均衡等功能均通过独立模块实现，降低组件间耦合度，便于维护和迭代；
• 热加载：支持动态模块加载（Dynamic Modules），无需重启 Nginx 服务即可加载新模块或更新已有模块，避免服务中断；
• 扩展性 ：官方提供丰富的内置模块（如 ngx_http_proxy_module 反向代理、ngx_http_gzip_module 压缩），同时支持第三方模块（如限流模块 ngx_http_limit_req_module、防盗链模块），可按需扩展功能。

三、nginx安装

1. 服务安装

   1. 安装依赖

      yum install -y gcc gcc-c++ perl perl-devel pcre pcre-devel pcre2 pcre2-devel zlib zlib-devel openssl-devel patch

   2. 第三方模块说明

      官方链接：sticky-1.24+，nginx_upstream_check_module，nginx-module-vts，‌ngx_http_consistent_hash

      模块名	说明
      Sticky	基于cookie的一种nginx的负载均衡解决方案
      nginx_upstream_check_module	nginx主动健康检查
      Nginx-module-vts	Nginx的虚拟主机流量监控模块

   3. 下载源包

      wget https://nginx.org/download/nginx-1.29.3.tar.gz
      wget https://github.com/PolloChang/nginx-sticky-module-ng/releases/download/v1.24.0/nginx-sticky-module-ng-v1.24.0.tar.gz
      wget https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/archive/refs/tags/v0.4.0.tar.gz
      wget https://github.com/vozlt/nginx-module-vts/archive/refs/tags/v0.2.4.tar.gz
      
      # 需要打开进去下载，右上角raw旁边有个下载按钮， 给它用nginx_upstream_check_module
      https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/blob/master/check_1.20.1+.patch

   4. 编译并安装

      • 源码包说明

        # 我们准备以下包， 如果懒得下载，直接单用 nginx-1.29.3.tar.gz 练手也是ok的
        [root@localhost ss]# ll
        nginx-1.29.3.tar.gz
        nginx-module-vts-master.zip
        nginx-sticky-module-ng-1.24.0.tar.gz
        nginx_upstream_check_module-0.4.0.tar.gz
        openssl-1.1.1n.tar.gz
        check_1.20.1+.patch

      • 模块说明

        # 将以上文件全部解压， 略过， 模块说明
        cd nginx-1.29.3
        ./configure --prefix=/data/nginx \
        --with-http_stub_status_module \  # 状态监控模块
        --with-http_realip_module \       # 真实 IP 透传模块
        --with-http_ssl_module \          # HTTPS 加密模块
        --with-pcre \                     # PCRE 正则支持模块
        --with-stream \                   # 四层代理/负载均衡模块 tcp/udp代理模块
        --with-http_gzip_static_module \  # 静态压缩模块
        
        ####### 如果单独测，以下四行不要， 去掉静态压缩模块后的\
        --with-openssl=/解压目录/openssl-1.1.1n \
        --add-module=/解压目录/nginx-module-vts-master \
        --add-module=/解压目录/nginx_upstream_check_module-0.4.0 \
        --add-module=/解压目录/nginx-sticky-module-ng-1.24.0

      • 安装

        # 给nginx打个补丁，不然nginx_upstream_check_module安不上去，如果不要也可以忽略这里
        cd nginx-1.29.3
        patch -p1 < ../check_1.20.1+.patch 
        
        ./configure --prefix=/data/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_realip_module --with-http_ssl_module --with-pcre --with-stream --with-http_gzip_static_module --with-openssl=/解压目录/openssl-1.1.1n --add-module=/解压目录/nginx-module-vts-master --add-module=/解压目录/nginx_upstream_check_module-0.4.0 --add-module=/解压目录/nginx-sticky-module-ng-1.24.0
        # 安装过程自己看一下 确保没有not found, 一般有的话 就是 yum install 名称-devel安装就行
        
        make -j cpu核数 && make -j cpu核数 install
        
        # 比如我64核
        make -j 64 && make -j 64 install

   5. 目录结构

      cd /data/nginx/          # Nginx 安装根目录
      ├── conf/             # 配置文件目录（核心目录）
      ├── html/             # 默认静态资源目录（默认网站根目录）
      ├── logs/             # 日志文件目录（访问日志、错误日志等）
      └── sbin/             # 执行程序目录（Nginx 主程序）
      
      conf/
          ├── nginx.conf        # Nginx 主配置文件（核心中的核心）
          ├── mime.types        # MIME 类型映射文件（识别文件后缀对应的 Content-Type）
          ├── fastcgi.conf      # FastCGI 相关配置（适配 PHP 等动态语言）
          ├── fastcgi_params    # FastCGI 参数配置（与 fastcgi.conf 功能类似，参数更少）
          ├── proxy_params      # 反向代理默认参数配置（如转发时的请求头）
          ├── scgi_params       # SCGI 协议配置（较少使用）
          ├── uwsgi_params      # uWSGI 协议配置（适配 Python WSGI 应用）
          └── koi-utf、koi-win、win-utf  # 字符集编码映射文件（适配中文等特殊字符）
      
      sbin/
          └── nginx             # Nginx 主执行程序（二进制文件）

   6. systemctl脚本

      cat > /usr/lib/systemd/system/nginx.service << EOF
      [Unit]
      Description=Nginx High Performance Web Server
      Documentation=http://nginx.org/en/docs/
      After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
      
      [Service]
      Type=forking
      # Nginx 主程序路径（/data/nginx/sbin/nginx）
      ExecStart=/data/nginx/sbin/nginx
      # 优雅停止（等待请求处理完成）
      ExecStop=/data/nginx/sbin/nginx -s quit
      # 强制停止（快速关闭，紧急情况使用）
      ExecStopPost=/bin/rm -f /data/nginx/logs/nginx.pid
      # 重载配置（热部署）
      ExecReload=/data/nginx/sbin/nginx -s reload
      # 验证配置（启动/重载前自动验证，避免配置错误）
      ExecStartPre=/data/nginx/sbin/nginx -t -q -g 'daemon on; master_process on;'
      
      # 进程权限配置（安全优化）
      User=root
      Group=root
      PrivateTmp=true
      
      # 服务稳定性配置
      Restart=on-failure
      RestartSec=5s
      LimitNOFILE=65535  # 限制最大文件描述符（适配高并发）
      
      [Install]
      WantedBy=multi-user.target
      EOF

   7. 启动

      systemctl start nginx
      systemctl enable nginx

   8. 其它

      # 常用命令
      /data/nginx/sbin/nginx -s stop   # 停止
      /data/nginx/sbin/nginx -s reload # 重载配置（无需停止服务）
      /data/nginx/sbin/nginx -t       # 验证配置文件正确性

   9. 整包压缩后，后续还能用得上

   10. 浏览器访问 http://服务器IP，若出现 "Welcome to nginx!" 页面，则安装成功。

   11. 通过网盘分享的文件：linux 提取码: 1234