Nginx 核心架构设计和原理
Nginx 是一个免费的、开源的、高性能 Http 服务器和反向代理。Nginx 的架构设计是为了提供高性能、稳定性和可扩展性。
以下是 Nginx 的主要架构组件和工作原理：
- Master 进程：
- Nginx 的运行始于一个 master 进程，它负责管理所有的工作进程。
- master 进程负责读取和解析配置文件，并启动工作进程。
- 工作进程：
一旦 master 进程启动，它会生成一组工作进程。
每个工作进程都是独立运行的，负责处理来自客户端的连接和请求。
工作进程之间相互独立，可以并行处理请求，提高了 Nginx 的性能和吞吐量。
事件驱动模型：
Nginx 采用了事件驱动的模型，主要利用了操作系统提供的异步 I/O 机制。
当有新的连接建立或者数据可读写时，Nginx 不会阻塞等待，而是通过事件通知机制处理这些事件，从而提高了处理效率。
Nginx 核心模块：
Nginx 的核心模块包括 HTTP 模块、事件模块、解析器模块等。
HTTP 模块处理 HTTP 请求和响应，包括 HTTP 头部解析、HTTP 请求方法解析、URI 解析等。
事件模块负责处理底层的事件通知机制，如 Epoll、Kqueue 等。
解析器模块负责解析 Nginx 配置文件。
工作流程：
当有新的 HTTP 请求到达时，master 进程会将其分发给一个工作进程。
工作进程处理请求，根据配置文件进行请求的处理，包括反向代理、负载均衡、静态文件服务等。
处理完成后，工作进程将响应返回给客户端。
Nginx 整体架构
Master 进程
当 Nginx 启动时，它会生成两种类型的进程：主进程（master）和工作进程（worker）。
主进程并不处理网络请求，而是负责调度工作进程，包括加载配置、启动工作进程以及进行非停升级。
因此，当 Nginx 启动后，查看操作系统的进程列表，至少会有两个 Nginx 进程。
工作进程
服务器实际 处理网络请求 及 响应 的是 工作进程（worker），在类 unix 系统上，Nginx 可以配置 多个 worker，而每个 worker 进程 都可以同时处理 数以千计 的 网络请求。
每个工作进程在启动时都会复制主进程的配置信息和相关资源，但它们彼此之间是相互独立的，这意味着它们可以并行地处理请求，互不影响。
此外，每个工作进程还会维护一个事件驱动的事件循环，通过事件驱动机制处理来自客户端的连接请求、数据读取和响应发送，这种异步非阻塞的 I/O 模型确保了 Nginx 的高性能和低资源消耗。
模块化设计
Nginx 的 worker 进程分为核心模块和功能性模块。
核心模块主要负责维持一个运行循环（run-loop），在其中执行网络请求处理的不同阶段的模块功能，如网络读写、存储读写、内容传输、外出过滤，以及将请求发往上游服务器等。
Nginx 的代码采用了模块化设计，这使得我们可以根据需要选择和修改功能模块，然后编译成具有特定功能的服务器。
事件驱动模型
Nginx 实现了高并发、高性能的关键在于其基于异步及非阻塞的事件驱动模型。
这种模型使得 Nginx 能够高效地处理大量并发请求，而不会因为阻塞等待而降低性能。
此外，Nginx 还充分利用了 Linux、Solaris 以及类 BSD 等操作系统内核中提供的事件通知和 I/O 性能增强功能，如 kqueue、epoll 以及 event ports，进一步提升了其性能表现。
代理设计
Nginx 作为高性能的代理服务器，其代理原理是其设计的核心之一。无论是针对 HTTP 还是其他协议（如 FastCGI、Memcache、Redis 等）的网络请求或响应，Nginx 都采用了代理机制来实现数据的转发和处理。
Nginx 的代理原理主要基于以下几个关键点：
- 接收请求：当 Nginx 接收到客户端的请求时，根据配置文件中的代理设置，确定是否需要进行代理转发。如果需要代理转发，则根据配置选择合适的代理方式。
- 建立连接：Nginx 会与目标服务器建立连接，可以是与远程服务器建立 TCP 连接，也可以是与本地应用程序之间建立的 Unix Socket 连接，取决于代理目标的具体情况。
- 数据传输：一旦连接建立成功，Nginx 会将客户端的请求数据转发给目标服务器，并且在接收到目标服务器的响应后，再将响应数据返回给客户端。这个过程可以是全双工的，意味着 Nginx 可以同时接收客户端请求和目标服务器响应，然后进行相应的转发和处理。
- 代理缓存：为了进一步提高性能，Nginx 还支持代理缓存功能。它可以将经常请求的数据缓存在本地，避免每次请求都要向后端服务器发起请求，从而减少响应时间和网络负载。
- 负载均衡：对于需要代理转发的请求，Nginx 还支持负载均衡功能，可以根据一定的策略将请求分发到多个后端服务器上，以实现负载均衡和高可用性。