Nginx详解 一：编译安装Nginx和Nginx模块

文章目录

  • 1.HTTP 和 Nginx
    • 1.1 Socket套接字
    • 1.2 HTTP工作机制
      • 1.2.1一次http事务
      • 1.2.2 资源类型
      • 1.2.3提高HTTP连接性能
  • 2. I/O模型
    • 2.1 I/O模型相关概念
    • 2.2 网络I/O模型
      • 2.2.1 **阻塞型** **I/O** 模型（blocking IO）
      • 2.2.2 **非阻塞型** **I/O** **模型** **(nonblocking IO)**
      • 2.2.3 **多路复用** **I/O** **模型(I/O multiplexing)**
      • 2.2.4 **异步** **I/O** **模型** **(asynchronous IO)**
    • 2.3 事件模型 Select、poll、epoll
      • 2.3.1 优缺点
      • 2.3.2 区别
  • 3. Nginx概述
    • 3.1 基础作用
    • 3.2 特性
    • 3.3 Apache和Nginx的区别
  • 4. Nginx模块
    • 4.1 安装Nginx
      • 4.1.1 yum安装
      • 4.1.2 编译安装
        • 4.1.2.1 前置准备
        • 4.1.2.2 解压软件包
        • 4.1.2.3 编译并安装
        • 4.1.2.4 启动停止nginx
        • 4.1.2.5 创建nginx自启动文件 (将其归入systemd管理)
    • 4.2 Nginx命令及常用选项
      • 4.2.1 常用选项
      • 4.2.2 信号
    • 4.3 日志分割 （nginx调优）
    • 4.4 平滑升级（升级新版本）
      • 4.4.1 具体思路
      • 4.4.2 实操
    • 4.5 回滚 （重回老版本）

1.HTTP 和 Nginx

1.1 Socket套接字

套接字Socket是进程间通信IPC的一种实现，允许位于不同主机（或同一主机）上不同进程之间进行通信和数据交换

进程间的传输要有两个标志：IP地址和端口号合称为套接字地址 socket address

  • 客户机套接字地址定义了一个唯一的客户进程
  • 服务器套接字地址定义了一个唯一的服务器进程

1.2 HTTP工作机制

1.2.1一次http事务

  • http请求：http request
  • http响应：http response

1.2.2 资源类型

  • 静态文件：无需服务端做出额外处理,服务器端和客户端的文件内容相同
文件后缀：.html, .txt, .jpg, .js, .css, .mp3, .avi
  • 动态文件：服务端执行程序，返回执行的结果,服务器端和客户端的文件内容不相同
文件后缀：.php, .jsp ,.asp

1.2.3提高HTTP连接性能

  • 并行连接：通过多条TCP连接发起并发的HTTP请求
    在这里插入图片描述

  • 持久连接：keep-alive，重用TCP连接，以消除连接和关闭的时延,以事务个数和时间来决定是否关闭连接
    在这里插入图片描述

  • 管道化连接：通过共享TCP连接，发起并发的HTTP请求
    在这里插入图片描述

2. I/O模型

2.1 I/O模型相关概念

同步/异步（消息反馈机制）：关注的是消息通信机制，即调用者在等待一件事情的处理结果时，被调用者是否提供完成状态的通知。

  • 同步：synchronous，被调用者并不提供事件的处理结果相关的通知消息，需要调用者主动询问事情是否处理完成

  • 异步：asynchronous，被调用者通过状态、通知或回调机制主动通知调用者被调用者的运行状态

在这里插入图片描述

阻塞/非阻塞：关注调用者在等待结果返回之前所处的状态

  • 阻塞：blocking，指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间，调用结果返回之前，调用者被挂起，干不了别的事情。

  • 非阻塞：nonblocking，指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值，而无需等到IO操作彻底完成，在最终的调用结果返回之前，调用者不会被挂起，可以去做别的事情。

在这里插入图片描述

2.2 网络I/O模型

2.2.1 阻塞型 I/O 模型（blocking IO）

在这里插入图片描述
阻塞IO模型是最简单的I/O模型，用户线程在内核进行IO操作时被阻塞用户线程通过系统调用read发起I/O读操作，由用户空间转到内核空间

  • 优点：程序简单，在阻塞等待数据期间进程/线程挂起，基本不会占用 CPU 资源
  • 缺点：每个连接需要独立的进程/线程单独处理，当并发请求量大时为了维护程序，内存、线程切换开销较大，apache 的preforck使用的是这种模式。

2.2.2 非阻塞型 I/O 模型 (nonblocking IO)

在这里插入图片描述
用户线程发起IO请求时立即返回。但并未读取到任何数据，用户线程需要不断地发起IO请求，直到数据到达后，才真正读取到数据，继续执行

2.2.3 多路复用 I/O 模型(I/O multiplexing)

在这里插入图片描述
I/O multiplexing 主要包括:select，poll，epoll三种系统调用，select/poll/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。

通过多路复用I/O模型，可以在一个线程中同时处理多个客户端连接的 I/O 操作，而不需要为每个连接创建一个线程或进程，避免了资源开销和上下文切换的成本。

2.2.4 异步 I/O 模型 (asynchronous IO)

在这里插入图片描述
异步 I/O 模型是一种非阻塞的 I/O 处理模式，通过回调函数或事件通知的方式来处理已完成的 I/O 操作，能够提高系统的并发性和处理效率。

2.3 事件模型 Select、poll、epoll

2.3.1 优缺点

名称描述优点缺点
select是最早期的事件驱动模型拥有良好的跨平台支持效率较低，不适用于大规模的并发连接
poll是select的升级版效率相对更高，可以处理大量并发连接随着文件描述符数量的增加，性能下降较明显
epollLinux特有的没有最大并发连接的限制在非Linux系统上不可用

2.3.2 区别

selectpollepoll
操作方式遍历遍历回调
底层实现数组链表hash表
I/O效率每次调用都进行线性遍历，事件复杂度为0（n）同左事件通知方式，每当fd就绪，系统注册的回调函数就会被调用，将就绪的fd放到rdlllist里，时间复杂度0(1)
最大连接数1024（x86）2048(x64)无上限无上限
fd拷贝每次调用select都需要把fd集合从用户拷贝到内核态每次调用poll，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态调用epoll ctl时拷贝进内核并保存，之后每次epoll wait不拷贝

3. Nginx概述

3.1 基础作用

  • 支持4层（传输层）和7层（应用层）反向代理
  • 可做静态的web资源服务器

3.2 特性

  • 模块化设计：有较好的扩展性
  • 高可靠性
  • 支持热部署：不停机更新配置文件，升级版本，更换日志文件
  • 低内存消耗：10000个keep-alive连接模式下的非活动连接，仅需2.5M内存
  • 单机部署

3.3 Apache和Nginx的区别

特点NginxApache
并发处理高并发处理能力，轻量级且低内存消耗对静态文件处理高效，但在高并发情况下内存消耗较大
资源占用占用更少的系统资源和内存占用较多的系统资源和内存
事件驱动使用事件驱动模型，可在较少的线程上同时处理多个连接使用多线程模型，会为每个连接创建一个线程
配置灵活性配置简单明了，易于阅读和维护配置相对复杂，需要更多的配置项指定
扩展性支持动态模块和第三方扩展，可自定义功能支持动态模块和第三方扩展，但相对Nginx更少
虚拟主机支持无限个虚拟主机配置，每个虚拟主机独立配置支持无限个虚拟主机配置，但每个虚拟主机使用同一套配置
模块支持支持反向代理、负载均衡、HTTP缓存等支持反向代理、负载均衡、SSL等
用户群体更适合高并发、网络应用场景，如反向代理、负载均衡更适合传统Web服务器应用，如静态内容和PHP

4. Nginx模块

4.1 安装Nginx

4.1.1 yum安装

centos7 需要安装epel源

yum install -y epel-release
#安装epel源

yum install nginx -y
#安装nginx主体软件

http://nginx.org/en/linux_packages.html
#官方网站下载安装

4.1.2 编译安装

4.1.2.1 前置准备

systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和selinux

yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl  openssl-devel
#搭建编译环境

useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#新建nginx用户便于管理

cd /opt

wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
#官网下载包

注：必须要联网

在这里插入图片描述
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4.1.2.2 解压软件包

tar xf tar xf nginx-1.18.0.tar.gz 

cd nginx-1.18.0/

在这里插入图片描述

4.1.2.3 编译并安装

./configure --prefix=/apps/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_ssl_module \
--with-http_v2_module \
--with-http_realip_module \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-pcre \
--with-stream \
--with-stream_ssl_module \
--with-stream_realip_module

make -j2 && make install
#编译并安装

在这里插入图片描述
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chown -R nginx.nginx /apps/nginx
#修改配置文件属主和属组

在这里插入图片描述

4.1.2.4 启动停止nginx

#启动

/apps/nginx/sbin/nginx
#绝对路径启动

ln -s /apps/nginx/sbin/nginx /usr/sbin/
#创建软连接后直接 nginx启动

#停止

killall  nginx
#杀进程

4.1.2.5 创建nginx自启动文件 (将其归入systemd管理)

vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
#建立文件
[Unit]
Description=nginx - high performance web server
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/apps/nginx/logs/nginx.pid
#注意文件位置，如果不对 启动不了
ExecStart=/apps/nginx/sbin/nginx -c /apps/nginx/conf/nginx.conf
#注意启动文件位置
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s TERM $MAINPID
[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemctl daemon-reload
#重新加载配置
systemctl start nginx
#开启软件
systemctl enable  --now nginx
#开机自启并立即启动

chown -R nginx.nginx /apps/nginx
#修改权限

在这里插入图片描述
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###如果需要修改pid文件可以执行以下操作#################
mkdir /apps/nginx/run/
#创建目录
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
#修改配置文件
pid   /apps/nginx/run/nginx.pid;
#找到 pid的位置修改

4.2 Nginx命令及常用选项

#命令格式
nginx [选项] [参数]

注：要使用命令需要做一个软连接到系统默认环境变量

4.2.1 常用选项

选项功能
-c <配置文件>指定一个自定义的配置文件路径
-g <全局配置>在命令行中指定全局配置选项
-p <工作目录>设置工作目录，用于存放日志文件和临时文件
-s <信号>向nginx发送信号，常用的有stop（停止nginx进程）和reload（重新加载配置文件）
-t测试配置文件语法是否正确
-q在测试配置文件时，以静默模式运行，只输出关键信息
-V显示nginx的版本、编译信息和配置参数
-h显示帮助信息，包括所有可用的命令行选项
-s <文件>启动nginx并将master进程的PID写入指定的文件
-e <错误日志文件>设置错误日志文件的路径
-g <配置指令>设置全局配置指令。可以在命令行中设置多个全局配置指令，用分号分隔
-T测试配置文件，并打印出解析后的配置内容
-q <文件>检查配置文件，并打印出解析后的配置内容，但不启动nginx

4.2.2 信号

kill -l  看信号大全
nginx -h 可以看到的信号较少

#基本格式
nginx -s 信号
信号名含义
stop直接停止
quit优雅的退出：有人在访问不会结束进程
reopen分割日志
reload重新加载配置文件
term快速停止nginx进程，可能会中断现有连接，与stop信号类似。
usr1重新打开日志文件，用于日志切割或日志重定向，与reopen信号类似。
usr2平滑地升级nginx可执行文件。
hup重新加载配置文件，优雅地应用新配置，与reload信号类似。
winch当nginx以master/worker工作模式运行时，重新生成worker进程以适应新的配置。
usr3向worker进程发送自定义信号。

4.3 日志分割 （nginx调优）

cd /apps/nginx/logs/
#切换到日志文件所在目录，此目录为指定安装目录，默认目录为/var/log/nginx

mv access.log access.log.bak
#备份日志文件

touch access.log
#新建日志文件
#此时日志不会写入到新文件

cat /apps/nginx/logs/nginx.pid
#查看软件进程号
或
ps -aux | grep nginx

在这里插入图片描述

kill -s USR1 13286
或
nginx -s reopen 13286
#重新打开Nginx进程以重新加载配置文件

#会发送信号给Nginx主进程，告诉它重新加载配置文件而不停止正在处理的连接（不停止Nginx服务）

curl 192.168.67.100

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4.4 平滑升级（升级新版本）

4.4.1 具体思路

  1. 将旧Nginx文件换成新Nginx文件(注意备份)
  2. 向master进程发送USR2信号
  3. master进程修改pid文件名，加后缀.oldbin
  4. master进程用新Nginx文件启动新master进程,系统中将有新旧两个Nginx主进程共同提供Web服务
  5. 向旧的Nginx服务进程发送WINCH信号，使旧的Nginx worker进程平滑停止，并删除Nginx.pid.oldbin文件
  6. 向旧master进程发送QUIT信号,关闭老master
  7. 如果发现升级有问题,可以回滚向老master发送HUP，向新master发送QUIT

4.4.2 实操

在这里插入图片描述

ps aux |grep nginx
#查看nginx是否开启

在这里插入图片描述

wget https://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz -P \
/usr/local/src/
#下载安装包到src目录

cd /usr/local/src

ls

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tar xf nginx-1.20.2.tar.gz 
#解压缩软件包

cd nginx-1.20.2.tar.gz/

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#检测编译环境，加模块
./configure --prefix=/apps/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_v2_module --with-http_realip_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-pcre --with-stream --with-stream_ssl_module --with-stream_realip_module

make -j2 && make install
#编译并安装

在这里插入图片描述

nginx -v
#查看软件版本

在这里插入图片描述

mv /apps/nginx/sbin/nginx   /apps/nginx/sbin/nginx.bak
#将低版本的nginx主程序改名
cp /usr/local/src/nginx-1.20.2/objs/nginx /apps/nginx/sbin
#将新版本 拷入进去
/apps/nginx/sbin/nginx -t
#语法检查

在这里插入图片描述

kill -USR2 `cat /apps/nginx/logs/nginx.pid`

ps auxf|grep nginx
#会生成新的master进程，需要结束旧的

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#创建一个空格填充文件，用于让测试客户端下载
dd if=/dev/zero of=/apps/nginx/html/m.img bs=1G count=10

cd /apps/nginx/html

ls

在这里插入图片描述
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切换到客户端下载测试包

#192.168.67.100为服务端IP地址

wget --limit-rate=1M http://192.168.67.100/m.img 
#从服务端下载m.img，观察进程

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返回服务端

ls /apps/nginx/logs/
#查看master process pid文件路径

在这里插入图片描述

cat /apps/nginx/logs/nginx.pid #1.20.2版本的
cat /apps/nginx/logs/nginx.pid.oldbin #1.18.2版本的

在这里插入图片描述

kill -WINCH `cat /apps/nginx/run/nginx.pid.oldbin`
#优雅关闭老进程的  worker 进程

wget --limit-rate=1M http://192.168.67.100/m.img
#再开启一台服务器测试 是否是新的进程在下载

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ss -natp | grep 80
#然后返回服务端查看是否使用新进程

在这里插入图片描述

nginx -v
#查看当前nginx版本

在这里插入图片描述

4.5 回滚 （重回老版本）

kill -HUP `cat /apps/nginx/run/nginx.pid.oldbin`
#唤起老的进程

ps aux|grep nginx

在这里插入图片描述

kill -QUIT `cat /apps/nginx/run/nginx.pid`  
#结束新版本进程

ps aux |grep nginx

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curl -I 127.1
#通过 curl 发送一个 HEAD 请求到本地服务器并返回响应头信息

在这里插入图片描述

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