1.Nginx是什么？
Nginx就是反向 服务器。
首先我们先来看看什么是 服务器， 服务器一般是指局域网内部的机器通过 服务发送请求到互联网上的服务器， 服务器一般作用于客户端。比如GoAgent，FQ神器。
一个完整的 请求过程为：客户端首先与 服务器创建连接，然后根据 服务器所使用的 协议，请求对目标服务器创建连接、或则获得目标服务器的指定资源。Web 服务器是 的中间实体。 位于Web客户端和Web服务器之间，扮演“中间人”的角色。HTTP的 服务器既是Web服务器又是Web客户端。
服务器是介于客户端和Web服务器之间的另一台服务器，有了它之后，浏览器不是直接到Web服务器去取回网页，而是通过向 服务器发送请求，信号会先送到 服务器，由 服务器来取回浏览器所需要的信息并传送给你的浏览器。
正向 是一个位于客户端和原始服务器之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向 发送一个请求并指定目标（原始服务器），然后 向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端，客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向 。
反向 服务器：在服务器端接收客户端的请求，然后把请求分发给具体的服务器进行处理，然后再将服务器的响应结果反馈给客户端。Nginx就是其中的一种反向 服务器软件。Nginx：Nginx（“engine x”），Nginx是俄罗斯人Igor Sysoev(塞索耶夫)编写的一款高性能的 HTTP 和反向 服务器。也是一个IMAP/POP3/ TP 服务器，也就是说，Nginx本身就可以托管网站，进行HTTP服务处理，也可以作为反向 服务器使用。
正向 客户端必须设置正向 服务器，当然前提是要知道正向 服务器的IP地址，还有 程序的端口。反向 正好与正向 相反，对于客户端而言 服务器就像是原始服务器，并且客户端不需要进行任何特别的设置。客户端向反向 的命名空间中的内容发送普通请求，接着反向 将判断向哪个原始服务器转交请求，并将获得的内容返回给客户端。
用户A始终认为它访问的是原始服务器B而不是 服务器Z，但实际上反向 服务器接受用户A的应答，从原始资源服务器B中取得用户A的需求资源，然后发送给用户A。由于防火墙的作用，只允许 服务器Z访问原始资源服务器B。尽管在这个虚拟的环境下，防火墙和反向 的共同作用保护了原始资源服务器B，但用户A并不知情。
简单地说：正向 ：客户端知道服务器端，通过 端连接服务器端。 端 的是服务器端。反向 ：所谓反向，是对正向而言的。服务器端知道客户端，客户端不知道服务器端，通过 端连接服务器端。 端 的是客户端。 对象刚好相反，所以叫反向 。
2.Nginx的应用现状Nginx 已经在俄罗斯更大的门户网站── Rambler Media（www.rambler.ru）上运行了3年时间，同时俄罗斯超过20%的虚拟主机平台采用Nginx作为反向 服务器。在国内，已经有 、新浪博客、新浪播客、网易新闻、六间房、56.com、Discuz!、水木社区、豆瓣、YUPOO、海内、迅雷在线 等多家网站使用 Nginx 作为Web服务器或反向 服务器。
3.Nginx的特点（1）跨平台：Nginx 可以在大多数 Unix like OS编译运行，而且也有Windows的移植版本。（2）配置异常简单，非常容易上手。配置风格跟程序开发一样，神一般的配置（3）非阻塞、高并发连接：数据***时，磁盘I/O的之一阶段是非阻塞的。官方测试能够支
撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2～3万并发连接数.(这得益于Nginx使用了最新的epoll模型)（4）事件驱动：通信机制采用epoll模型，支持更大的并发连接。（5）master/worker结构：一个master进程，生成一个或多个worker进程（6）内存消耗小：处理大并发的请求内存消耗非常小。在3万并发连接下，开启的10个Nginx 进程才消耗150M内存（15M*10=150M）（7）成本低廉：Nginx为开源软件，可以***。而购买F5 BIG-IP、NetScaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币（8）内置的健康检查功能：如果 Nginx Proxy 后端的某台 Web 服务器宕机了，不会影响前端访问。（9）节省带宽：支持 GZIP 压缩，可以添加浏览器本地缓存的功能 Header 头。（10）稳定性高：用于反向 ，宕机的概率微乎其微
如何使用事件驱动呢？
Nginx的事件处理机制：对于一个基本的web服务器来说，事件通常有三种类型， 事件、信号、定时器。首先看一个请求的基本过程：建立连接---接收数据---发送数据 。再次看系统底层的操作 ：上述过程（建立连接---接收数据---发送数据）在系统底层就是读写事件。
1）如果采用阻塞调用的方式，当读写事件没有准备好时，必然不能够进行读写事件，那么久只好等待，等事件准备好了，才能进行读写事件。那么请求就会被耽搁 。阻塞调用会进入内核等待，cpu就会让出去给别人用了，对单线程的worker来说，显然不合适，当 事 件越多时，大家都在等待呢，cpu空闲下来没人用，cpu利用率自然上不去了，更别谈高并发了 。
2）既然没有准备好阻塞调用不行，那么采用非阻塞方式。非阻塞就是，事件，马上返回EAGAIN，告诉你，事件还没准备好呢，你慌什么，过会再来吧。好吧，你过一会，再来检查一下事件，直到事件准备好了为止，在这期间，你就可以先去做其它事情，然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了，但你得不时地过来检查一下事件的状态，你可以做更多的事情了，但带来的开销也是不小的
小结：非阻塞通过不断检查事件的状态来判断是否进行读写操作，这样带来的开销很大。
3）因此才有了异步非阻塞的事件处理机制。具体到系统调用就是像select/poll/epoll/kqueue这样的系统调用。他们提供了一种机制，让你可以同时监控多个事件，调用他们是阻塞的，但可以设置超时时间，在超时时间之内，如果有事件准备好了，就返回。这种机制解决了我们上面两个问题。
以epoll为例：当事件没有准备好时，就放入epoll(队列)里面。如果有事件准备好了，那么就去处理；如果事件返回的是EAGAIN，那么继续将其放入epoll里面。从而，只要有事件准备好了，我们就去处理她，只有当所有时间都没有准备好时，才在epoll里面等着。这样 ，我们就可以并发处理大量的并发了，当然，这里的并发请求，是指未处理完的请求，线程只有一个，所以同时能处理的请求当然只有一个了，只是在请求间进行不断地切换而已，切换也是因为异步事件未准备好，而主动让出的。这里的切换是没有任何代价，你可以理 解为循环处理多个准备好的事件，事实上就是这样的。
4）与多线程的比较：与多线程相比，这种事件处理方式是有很大的优势的，不需要创建线程，每个请求占用的内存也很少，没有上下文切换，事件处理非常的轻量级。并发数再多也不会导致无谓的资源浪费（上下文切换）。
小结：通过异步非阻塞的事件处理机制，Nginx实现由进程循环处理多个准备好的事件，从而实现高并发和轻量级。
4.Nginx的不为人知的特点（1）nginx 和后端web服务器间无需长连接；（2）接收用户请求是异步的，即先将用户请求全部接收下来，再一次性发送后后端web服务器，极大的减轻后端web服务器的压力（3）发送响应报文时，是边接收来自后端web服务器的数据，边发送给客户端的（4） 依赖型低。NGINX对 的依赖程度非常低，理论上讲，只要能够ping通就可以实施负载均衡，而且可以有效区分内网和外网流量（5）支持服务器检测。NGINX能够根据应用服务器处理页面返回的状态码、超时信息等检测服务器是否出现故障，并及时返回错误的请求重新提交到其它节点上
5.Nginx的内部(进程)模型
nginx是以多进程的方式来工作的，当然nginx也是支持多线程的方式的,只是我们主流的方式还是多进程的方式，也是nginx的默认方式。nginx采用多进程的方式有诸多好处 .
(1) 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，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。而基本的网 络事件，则是放在worker进程中来处理了 。多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的 。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。 worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致，这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的 。
(2)Master接收到信号以后怎样进行处理（./nginx -s reload ）?首先master进程在接到信号后，会先重新加载配置文件，然后再启动新的进程，并向所有老的进程发送信号，告诉他们可以光荣退休了。新的进程在启动后，就开始接收新的请求，而老的进程在收到来自 master的信号后，就不再接收新的请求，并且在当前进程中的所有未处理完的请求处理完成后，再退出 .
(3) worker进程又是如何处理请求的呢？我们前面有提到，worker进程之间是平等的，每个进程，处理请求的机会也是一样的。当我们提供80端口的http服务时，一个连接请求过来，每个进程都有可能处理这个连接，怎么做到的呢？首先，每个worker进程都是从master 进程fork(分配)过来，在master进程里面，先建立好需要listen的socket之后，然后再fork出多个worker进程，这样每个worker进程都可以去accept这个socket(当然不是同一个socket，只是每个进程的这个socket会监控在同一个ip地址与端口，这个在 协议里面是允许的)。一般来说，当一个连接进来后，所有在accept在这个socket上面的进程，都会收到通知，而只有一个进程可以accept这个连接，其它的则accept失败，这是所谓的惊群现象。
当然，nginx也不会视而不见，所以nginx提供了一个accept_mutex这个东西，从名字上，我们可以看这是一个加在accept上的一把共享锁。有了这把锁之后，同一时刻，就只会有一个进程在accpet连接，这样就不会有惊群问题了。accept_mutex是一个可控选项，我们可以显示地关掉，默认是打开的。当一个worker进程在accept这个连接之后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，这样一个完整的请求就是这样的了。我们可以看到，一个请求，完全由worker进程来处理，而且只在一个worker进程中处理。
(4)nginx采用这种进程模型有什么好处呢？采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断，master进程则很快重新启动新的worker进程。当然，worker进程的异常退出，肯定是程序有bug了，异常退出，会导致当前worker上的所有请求失败，不过不会影响到所有请求，所以降低了风险。当然，好处还有很多，大家可以慢慢体会。
(5)有人可能要问了，nginx采用多worker的方式来处理请求，每个worker里面只有一个主线程，那能够处理的并发数很有限啊，多少个worker就能处理多少个并发，何来高并发呢？非也，这就是nginx的高明之处，nginx采用了异步非阻塞的方式来处理请求，也就是说，nginx是可以同时处理成千上万个请求的 .对于IIS服务器每个请求会独占一个工作线程，当并发数上到几千时，就同时有几千的线程在处理请求了。这对操作系统来说，是个不小的挑战，线程带来的内存占用非常大，线程的上下文切换带来的cpu开销很大，自然性能就上不去了，而这些开销完全是没有意义的。
我们之前说过，推荐设置worker的个数为cpu的核数，在这里就很容易理解了，更多的worker数，只会导致进程来竞争cpu资源了，从而带来不必要的上下文切换。而且，nginx为了更好的利用多核特性，提供了cpu亲缘性的绑定选项，我们可以将某一个进程绑定在某一个核上，这样就不会因为进程的切换带来cache的失效
6.Nginx是如何处理一个请求
首先，nginx在启动时，会解析配置文件，得到需要监听的端口与ip地址，然后在nginx的master进程里面，先初始化好这个监控的socket(创建socket，设置addrreuse等选项，绑定到指定的ip地址端口，再listen)，然后再fork(一个现有进程可以调用fork函数创建一个 新进程。由fork创建的新进程被称为子进程 )出多个子进程出来，然后子进程会竞争accept新的连接。此时，客户端就可以向nginx发起连接了。当客户端与nginx进行三次握手，与nginx建立好一个连接后，此时，某一个子进程会accept成功，得到这个建立好的连接的 socket，然后创建nginx对连接的封装，即ngx_connection_t结构体。接着，设置读写事件处理函数并添加读写事件来与客户端进行数据的交换。最后，nginx或客户端来主动关掉连接，到此，一个连接就寿终正寝了。
当然，nginx也是可以作为客户端来请求其它server的数据的（如upstream模块），此时，与其它server创建的连接，也封装在ngx_connection_t中。作为客户端，nginx先获取一个ngx_connection_t结构体，然后创建socket，并设置socket的属性（ 比如非阻塞）。然后再通过添加读写事件，调用connect/read/write来调用连接，最后关掉连接，并释放ngx_connection_t。
nginx在实现时，是通过一个连接池来管理的，每个worker进程都有一个独立的连接池，连接池的大小是worker_connections。这里的连接池里面保存的其实不是真实的连接，它只是一个worker_connections大小的一个ngx_connection_t结构的数组。并且，nginx会通过一个链表free_connections来保存所有的空闲ngx_connection_t，每次获取一个连接时，就从空闲连接链表中获取一个，用完后，再放回空闲连接链表里面。
在这里，很多人会误解worker_connections这个参数的意思，认为这个值就是nginx所能建立连接的更大值。其实不然，这个值是表示每个worker进程所能建立连接的更大值，所以，一个nginx能建立的更大连接数，应该是worker_connections * worker_processes。当然 ，这里说的是更大连接数，对于HTTP请求本地资源来说，能够支持的更大并发数量是worker_connections * worker_processes，而如果是HTTP作为反向 来说，更大并发数量应该是worker_connections * worker_processes/2。因为作为反向 服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会占用两个连接。
