Web服务器群集----Nginx工作原理
Nginx工作原理
一: Nginx工作原理
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Nginx由内核和模块组成
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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。
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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。
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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。
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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。
二: Nginx 的进程模型
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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。
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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,主要包含: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。
三: Nginx处理HTTP请求流程
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http请求是典型的请求-响应类型的的网络协议。http是文件协议,所以我们在分析请求行与请求头,以及输出响应行与响应头,往往是一行一行的进行处理。通常在一个连接建立好后,读取一行数据,分析出请求行中包含的method、uri、http_version信息。然后再一行一行处理请求头,并根据请求method与请求头的信息来决定是否有请求体以及请求体的长度,然后再去读取请求体。得到请求后,我们处理请求产生需要输出的数据,然后再生成响应行,响应头以及响应体。在将响应发送给客户端之后,一个完整的请求就处理完了。
处理流程图:
四: Nginx+FastCGI运行原理
- Nginx 不支持对外部程序的直接调用或者解析,所有的外部程序(包括 PHP)必须通过FastCGI 接口来调用。FastCGI 接口在 Linux 下是 socket(这个 socket 可以是文件 socket, 也可以是 ip socket)。 wrapper 为了调用 CGI 程序,还需要一个 FastCGI 的 wrapper(wrapper 可以理解为用于启动另一个程序的程序),这个 wrapper 绑定在某个固定 socket 上,如端口或者文件 socket。当 Nginx 将 CGI 请求发送给这个 socket 的时候,通过 FastCGI 接口,wrapper 接收到请求,然后 Fork(派生)出一个新的线程,这个线程调用解释器或者外部程序处理脚本并读取返回数据;接着 wrapper 再将返回的数据通过 FastCGI 接口,沿着固定的 socket传递给 Nginx;最后 Nginx 将返回的数据(html 页面或者图片)发送给客户端。