深入淺出Nginx，如何做到高併發下的高效處理？如何做到熱部署？
01前言
Nginx("engine x")是一款是由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發高性能的 Web和 反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。
在高連接併發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。由於它的內存佔用少，啟動極快，高併發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。
01前言
Nginx("engine x")是一款是由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發高性能的 Web和 反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。
在高連接併發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。由於它的內存佔用少，啟動極快，高併發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。
上圖簡單展示了Nginx的部署，Nginx類似網關。
02正向代理與反向代理
正向代理與反向代理有什麼區別暱？我們就不廢話先，直接上圖
01前言
Nginx("engine x")是一款是由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發高性能的 Web和 反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。
在高連接併發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。由於它的內存佔用少，啟動極快，高併發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。
上圖簡單展示了Nginx的部署，Nginx類似網關。
02正向代理與反向代理
正向代理與反向代理有什麼區別暱？我們就不廢話先，直接上圖
這兩圖這麼一整，估計也很難理解清楚那個是正向代理，那個是反向代理。那我現在詳細解釋一下吧。
正向代理形如1圖，我們在aws上申請首次註冊送12月的服務器，然後它就是我們的VPN了，然後我們通過它就可以訪問YouTube了。不知道大夥能不能明白，正向代理是我們客戶端發起的，客戶端做出調整。
反向代理形如2圖，服務器A，服務器B，服務C部署在內網，我們通過Nginx暴露一個外網地址，小夥伴們就可以訪問我們了。
這麼講不知道能不能解釋清楚，大夥可以繼續看一下下面這個比喻：
正向代理:客戶端 <一> 代理 一>服務端
正向代理簡單地打個租房的比方:
A(客戶端)想租C(服務端)的房子,但是A(客戶端)並不認識C(服務端)租不到。B(代理)認識C(服務端)能租這個房子所以你找了B(代理)幫忙租到這個房子。
這個過程中C(服務端)不認識A(客戶端)只認識B(代理)C(服務端)並不知道A(客戶端)租了房子，只知道房子租給了B(代理)。
反向代理:客戶端 一>代理 <一> 服務端
反向代理也用一個租房的例子:
A(客戶端)想租一個房子,B(代理)就把這個房子租給了他。這時候實際上C(服務端)才是房東。B(代理)是中介把這個房子租給了A(客戶端)。
這個過程中A(客戶端)並不知道這個房子到底誰才是房東。
03Master-Worker模式
01前言
Nginx("engine x")是一款是由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發高性能的 Web和 反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。
在高連接併發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。由於它的內存佔用少，啟動極快，高併發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。
上圖簡單展示了Nginx的部署，Nginx類似網關。
02正向代理與反向代理
正向代理與反向代理有什麼區別暱？我們就不廢話先，直接上圖
這兩圖這麼一整，估計也很難理解清楚那個是正向代理，那個是反向代理。那我現在詳細解釋一下吧。
正向代理形如1圖，我們在aws上申請首次註冊送12月的服務器，然後它就是我們的VPN了，然後我們通過它就可以訪問YouTube了。不知道大夥能不能明白，正向代理是我們客戶端發起的，客戶端做出調整。
反向代理形如2圖，服務器A，服務器B，服務C部署在內網，我們通過Nginx暴露一個外網地址，小夥伴們就可以訪問我們了。
這麼講不知道能不能解釋清楚，大夥可以繼續看一下下面這個比喻：
正向代理:客戶端 <一> 代理 一>服務端
正向代理簡單地打個租房的比方:
A(客戶端)想租C(服務端)的房子,但是A(客戶端)並不認識C(服務端)租不到。B(代理)認識C(服務端)能租這個房子所以你找了B(代理)幫忙租到這個房子。
這個過程中C(服務端)不認識A(客戶端)只認識B(代理)C(服務端)並不知道A(客戶端)租了房子，只知道房子租給了B(代理)。
反向代理:客戶端 一>代理 <一> 服務端
反向代理也用一個租房的例子:
A(客戶端)想租一個房子,B(代理)就把這個房子租給了他。這時候實際上C(服務端)才是房東。B(代理)是中介把這個房子租給了A(客戶端)。
這個過程中A(客戶端)並不知道這個房子到底誰才是房東。
03Master-Worker模式
啟動Nginx後，其實就是在80端口啟動了Socket服務進行監聽，如圖所示，Nginx涉及Master進程和Worker進程。
01前言
Nginx("engine x")是一款是由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發高性能的 Web和 反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。
在高連接併發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。由於它的內存佔用少，啟動極快，高併發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。
上圖簡單展示了Nginx的部署，Nginx類似網關。
02正向代理與反向代理
正向代理與反向代理有什麼區別暱？我們就不廢話先，直接上圖
這兩圖這麼一整，估計也很難理解清楚那個是正向代理，那個是反向代理。那我現在詳細解釋一下吧。
正向代理形如1圖，我們在aws上申請首次註冊送12月的服務器，然後它就是我們的VPN了，然後我們通過它就可以訪問YouTube了。不知道大夥能不能明白，正向代理是我們客戶端發起的，客戶端做出調整。
反向代理形如2圖，服務器A，服務器B，服務C部署在內網，我們通過Nginx暴露一個外網地址，小夥伴們就可以訪問我們了。
這麼講不知道能不能解釋清楚，大夥可以繼續看一下下面這個比喻：
正向代理:客戶端 <一> 代理 一>服務端
正向代理簡單地打個租房的比方:
A(客戶端)想租C(服務端)的房子,但是A(客戶端)並不認識C(服務端)租不到。B(代理)認識C(服務端)能租這個房子所以你找了B(代理)幫忙租到這個房子。
這個過程中C(服務端)不認識A(客戶端)只認識B(代理)C(服務端)並不知道A(客戶端)租了房子，只知道房子租給了B(代理)。
反向代理:客戶端 一>代理 <一> 服務端
反向代理也用一個租房的例子:
A(客戶端)想租一個房子,B(代理)就把這個房子租給了他。這時候實際上C(服務端)才是房東。B(代理)是中介把這個房子租給了A(客戶端)。
這個過程中A(客戶端)並不知道這個房子到底誰才是房東。
03Master-Worker模式
啟動Nginx後，其實就是在80端口啟動了Socket服務進行監聽，如圖所示，Nginx涉及Master進程和Worker進程。
01前言
Nginx("engine x")是一款是由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發高性能的 Web和 反向代理服務器，也是一個 IMAP/POP3/SMTP 代理服務器。
在高連接併發的情況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。由於它的內存佔用少，啟動極快，高併發能力強，在互聯網項目中廣泛應用。
上圖簡單展示了Nginx的部署，Nginx類似網關。
02正向代理與反向代理
正向代理與反向代理有什麼區別暱？我們就不廢話先，直接上圖
這兩圖這麼一整，估計也很難理解清楚那個是正向代理，那個是反向代理。那我現在詳細解釋一下吧。
正向代理形如1圖，我們在aws上申請首次註冊送12月的服務器，然後它就是我們的VPN了，然後我們通過它就可以訪問YouTube了。不知道大夥能不能明白，正向代理是我們客戶端發起的，客戶端做出調整。
反向代理形如2圖，服務器A，服務器B，服務C部署在內網，我們通過Nginx暴露一個外網地址，小夥伴們就可以訪問我們了。
這麼講不知道能不能解釋清楚，大夥可以繼續看一下下面這個比喻：
正向代理:客戶端 <一> 代理 一>服務端
正向代理簡單地打個租房的比方:
A(客戶端)想租C(服務端)的房子,但是A(客戶端)並不認識C(服務端)租不到。B(代理)認識C(服務端)能租這個房子所以你找了B(代理)幫忙租到這個房子。
這個過程中C(服務端)不認識A(客戶端)只認識B(代理)C(服務端)並不知道A(客戶端)租了房子，只知道房子租給了B(代理)。
反向代理:客戶端 一>代理 <一> 服務端
反向代理也用一個租房的例子:
A(客戶端)想租一個房子,B(代理)就把這個房子租給了他。這時候實際上C(服務端)才是房東。B(代理)是中介把這個房子租給了A(客戶端)。
這個過程中A(客戶端)並不知道這個房子到底誰才是房東。
03Master-Worker模式
啟動Nginx後，其實就是在80端口啟動了Socket服務進行監聽，如圖所示，Nginx涉及Master進程和Worker進程。
1--進程數，建議設置和CPU個數一樣或2倍
2--日誌級別，默認error級別
3--Nginx 啟動後的pid 存放位置
4--配置每個進程的連接數，總的連接數= worker_processes * worker_connections根據物理內存大小來配置，默認1024
Master進程的作用是？
讀取並驗證配置文件nginx.conf；管理worker進程；
Worker進程的作用是？
每一個Worker進程都維護一個線程（避免線程切換），處理連接和請求；注意Worker進程的個數由配置文件決定，一般和CPU個數相關（有利於進程切換），配置幾個就有幾個Worker進程。
由圖1可以看到，我這邊配了兩個worker_processes，所以有兩個worker進程。
04如何做到高併發下的高效處理？
上文已經提及Nginx的worker進程個數與CPU綁定、worker進程內部包含一個線程高效迴環處理請求，這的確有助於效率，但這是不夠的。
作為專業的程序員，我們可以開一下腦洞：BIO/NIO/AIO、異步/同步、阻塞/非阻塞...
要同時處理那麼多的請求，要知道，有的請求需要發生IO，可能需要很長時間，如果等著它，就會拖慢worker的處理速度。
Nginx採用了Linux的epoll模型，epoll模型基於事件驅動機制，它可以監控多個事件是否準備完畢，如果OK，那麼放入epoll隊列中，這個過程是異步的。worker只需要從epoll隊列循環處理即可。
05如何做到熱部署？
所謂熱部署，就是配置文件nginx.conf修改後，不需要stop Nginx，不需要中斷請求，就能讓配置文件生效！（nginx -s reload 重新加載|nginx -t檢查配置|nginx -s stop 停止nginx）
通過上文我們已經知道worker進程負責處理具體的請求，那麼如果想達到熱部署的效果，可以想象：
方案一：
修改配置文件nginx.conf後，主進程master負責推送給woker進程更新配置信息，woker進程收到信息後，更新進程內部的線程信息。（有點valatile的味道）
方案二：
修改配置文件nginx.conf後，重新生成新的worker進程，當然會以新的配置進行處理請求，而且新的請求必須都交給新的worker進程，至於老的worker進程，等把那些以前的請求處理完畢後，kill掉即可。
Nginx採用的就是方案二來達到熱部署的！
模擬一個例子：
首先在本地模擬一個線上需要升級 Nginx 的環境，假設舊版本為 nginx-1.0.15，需要升級到 nginx-1.16.0。
開始之前，先牢記一下以下幾個命令：
-HUP 平滑啟動（相當於reload）
-USR2 平滑升級可執行程序，主要用在版本升級
-WINCH 從容關閉工作進程
-USR1 重新打開日誌文件，主要用在日誌切割（相當於reopen）
配置舊版本
# 下載 nginx-1.0.15
wget http://nginx.org/download/nginx-1.0.15.tar.gz
# 解壓壓縮包
tar -zxf nginx-1.0.15.tar.gz
# 進入解壓後的目錄
cd nginx-1.0.15
# 配置 nginx
./configure --prefix=/home/nginx
# 編譯安裝
make && make install
# 運行 nginx
sudo /home/nginx/sbin/nginx
此時訪問服務器地址應該可以看到 nginx 的歡迎頁面了。
獲得新版本二進制
# 下載 nginx-1.16.0
wget http://nginx.org/download/nginx-1.16.0.tar.gz
# 解壓壓縮包
tar -zxf nginx-1.16.0
# 進入解壓後的目錄
cd nginx-1.16.0/
# 配置 nginx
./configure --prefix=/home/nginx
# 只編譯不需要安裝
make
在編譯後的 objs 目錄中，可以看到二進制文件 nginx。
熱部署
經過以上步驟，我們實現了一個正在運行的舊版本 nginx 和編譯完成的新版本 nginx 二進制執行文件。
熱部署的流程是：
備份舊的 nginx 可執行文件
新的 nginx 可執行文件直接替換舊的（此時舊的 nginx 進程還在運行）
向 nginx master 進程發送熱部署信號，新的 nginx 進程啟動，舊的 worker 不再就收請求。
關閉舊的 worker 進程，完成熱部署。
# 備份
cp /home/nginx/sbin/nginx /home/nginx/sbin/nginx.old
# 替換
cp -f objs/nginx /home/nginx/sbin/nginx
# 查看 master pid
ps -ef | grep nginx
root 23712 1 0 21:21 ? 00:00:00 nginx: master process /home/nginx/sbin/nginx
nobody 23715 23712 0 21:21 ? 00:00:00 nginx: worker process
# 發送熱部署信號，這裡 master pid 替換為自己查詢到的
kill -USR2 23712
# 查看當前 nginx 進程情況，27522 就是新的 master 進程
ps -ef | grep nginx
root 23712 1 0 21:21 ? 00:00:00 nginx: master process /home/nginx/sbin/nginx
nobody 23715 23712 0 21:21 ? 00:00:00 nginx: worker process
root 27522 23712 0 21:41 ? 00:00:00 nginx: master process /home/nginx/sbin/nginx
nobody 27524 27522 0 21:41 ? 00:00:00 nginx: worker process
# 關閉舊的 worker
kill -WINCH 23712
# 再次查看進程，可以發現舊的worker進程關閉了
ps -ef | grep nginx
root 23712 1 0 21:21 ? 00:00:00 nginx: master process /home/nginx/sbin/nginx
root 27522 23712 0 21:41 ? 00:00:00 nginx: master process /home/nginx/sbin/nginx
nobody 27524 27522 0 21:41 ? 00:00:00 nginx: worker process
保留舊的 master 進程是為了在新的版本存在問題時，可以快速回退到原版本。如果發現問題要緊急回滾呢？
cp -f nginx.old nginx
# 拉起舊版本的worker進程（-HUP 相當於 -s reload）
kill -HUP old_master_pid
# 讓新版本的 worker 不再接受請求
kill -USR2 new_master_pid
# 關閉新版本的 woker 進程
kill -WINCH new_master_pid
如果確認無誤要退出老版本的 nginx，可以執行命令
kill -QUIT old_master_pid