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作者:javathinker    发表时间:2020-05-31 09:12:13     消息  查看  搜索  好友  复制  引用

  以下文章来源于51CTO技术栈 ,作者李航
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 简介及特点
  •    Nginx 应用场景
  •    Nginx 框架模型介绍
  •    Nginx 内部流程介绍
  •    Nginx 自定义模块开发介绍
  •    Nginx 核心时间点模块介绍
  •    Nginx 分流模块介绍
  •    Nginx 动态 upstream 模块介绍
  •    Nginx query_upstrem 模块介绍
  •    Nginx query_conf 模块介绍
  •    Nginx 共享内存支持 Redis 协议模块介绍
  •    Nginx 日志回放压测工具介绍
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:
  •   它由俄罗斯程序员 Igor Sysoev 于 2002 年开始开发。
  •   Nginx 是增长最快的 Web 服务器,市场份额已达 33.3%。
  •   全球使用量排名第二,2011 年成立商业公司。
Nginx 社区分支:
  •    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):
  •    源代码目录结构 Core(主干和基础设置)
  •    Event(事件驱动模型和不同的 IO 复用模块)
  •    HTTP(HTTP 服务器和模块)
  •    Mail(邮件代理服务器和模块)
  •    OS(操作系统相关的实现)
  •    Misc(杂项)
Nginx 特点如下:
  •    反向代理,负载均衡器
  •    高可靠性、单 Master 多 Worker 模式
  •    高可扩展性、高度模块化
  •    非阻塞
  •    事件驱动
  •    低内存消耗
  •    热部署
Nginx 应用场景

     Nginx 的应用场景如下:
  •    静态文件服务器
  •    反向代理,负载均衡
  •    安全防御
  •    智能路由(企业级灰度测试、地图 POI 一键切流)
  •    灰度发布
  •    静态化
  •    消息推送
  •    图片实时压缩
  •    防盗链
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:

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     框架模型流程如下图:

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     Nginx 内部流程介绍

Nginx 框架模型流程如下图:

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Master 初始化流程,如下图:

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Worker 初始化:

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Worker 初始化流程图如下:

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静态文件请求 IO 流程如下图:

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HTTP 请求流程如下图:

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HTTP 请求 11 个阶段,如下图所示:

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upstream模块:

  •    访问第三方 Server 服务器
  •    底层 HTTP 通信非常完善
  •    异步非阻塞
  •    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:

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upstream 内部流程,如下图:

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反向代理流程,如下图:

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     Nginx 定制化模块开发

Nginx 的模块化设计特点如下:

  •   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
  •   核心模块接口的简单化
  •   多层次、多类别的模块设计

内部核心模块:

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Handler 模块:接受来自客户端的请求并构建响应头和响应体。

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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。

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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。

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     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。

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ngx_lua 模块:

  •    脚本语言
  •    内存开销小
  •    运行速度快
  •    强大的 Lua 协程
  •    非阻塞
  •    业务逻辑以自然逻辑书写
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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:
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。

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     Nginx 分流模块介绍

     Nginx 分流模块特点如下:
  •    实现非常灵活的动态的修改策略从而进行切流量。
  •    实现平滑无损的方式进行流量的切换。
  •    通过秒级切换流量可以缩小影响范围,从而减少损失。
  •    按照某一城市或者某个特征,秒级进行切换流量或者禁用流量。
  •    容忍单机房级别容量故障,缩短了单机房故障的止损时间。
  •    快速的将流量隔离或者流量抽样。
  •    高效的灰度测试,提高生产力。
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     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。

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     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。

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     Nginx query_conf 模块介绍

                          获取 Nginx 配置文件格式化为 json 格式信息:

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     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

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              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:

  •   拷贝需要测试的 access.log 的日志到 logs 文件夹里面。
  •   搭建需要测试的 Nginx 服务器,并且配置 upstream 指向后端服务器断端口
  •   启动后端服务器实例
server/backserver/main.go

  • 进行压测
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


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原文链接:https://www.jianshu.com/p/215600b11413

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