Nginx 架构设计与原理
Nginx 架构设计
Nginx 是什么？Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器，也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。它以高并发、高可靠、低内存消耗著称，被广泛应用于网站架构中。
本地浏览器如何获取远端服务器上的 HTML 文件？
当你在浏览器输入网址并回车时，浏览器会向远端服务器发起 HTTP 请求，服务器返回 HTML 文件，浏览器解析并渲染页面。Nginx 作为中间层，能够高效地处理这些请求。
没有什么是加一层中间层解决不了的，如果有就再加一层。Nginx 就是这样一个强大的中间层。
HTTP 服务器是什么？
HTTP 服务器是一个能够通过 URL 提供资源访问能力的进程。它监听特定端口，等待客户端请求，并返回相应的资源（如 HTML、图片、视频等）。
反向代理是什么？
反向代理服务器位于客户端和目标服务器之间，客户端只需与代理服务器通信，由代理服务器转发请求到后端服务器，并将结果返回给客户端。这样可以隐藏后端服务器，提高安全性和可扩展性。
模块化网关能力
Nginx 采用模块化设计，支持多种功能扩展，如负载均衡、缓存、访问控制等。通过加载不同模块，Nginx 可以灵活应对各种业务需求。
配置能力
Nginx 的配置文件（nginx.conf）极为灵活，支持多级嵌套、变量、条件判断等，便于实现复杂的流量调度和安全策略。
单线程、多进程架构
Nginx 采用单线程多进程模型。每个 worker 进程都是单线程，master 进程负责管理 worker。这样设计的原因：
- 避免多线程带来的锁竞争，提高稳定性。
- 充分利用多核 CPU。
- 一个 worker 崩溃不会影响其他 worker，提高可靠性。
多个进程监听同一个端口不会冲突的原因
操作系统（如 Linux）支持 SO_REUSEPORT 机制，允许多个进程绑定同一端口，内核会将新连接分配给不同进程，实现负载均衡。
内存共享
Nginx 通过共享内存区实现 worker 进程间的数据共享，如缓存、会话等，提升性能和一致性。
Proxy Cache
Nginx 支持高效的代理缓存，能将后端响应缓存到本地，极大提升静态资源访问速度，减轻后端压力。
Master 进程与滚动升级
Master 进程负责管理 worker，支持平滑重载配置和滚动升级，无需中断服务即可更新。
设计与架构图
QA 常见问题
- nginx是什么？架构是怎么样的？ Nginx 是高性能的 Web 服务器和反向代理服务器，采用单线程多进程架构，支持模块化扩展。
- http服务器是什么？ 提供通过 URL 获取资源能力的进程。
- 反向代理是什么？ 代理客户端请求，隐藏后端服务器，提升安全性和可扩展性。
- worker是什么？ 负责实际处理请求的进程。
- 负载均衡是什么？ 将请求分发到多台后端服务器，提升系统吞吐量和可用性。
- nginx.conf是什么？ Nginx 的主配置文件。
- master是什么？ 负责管理 worker 的主进程。
- 共享内存是什么？ 用于 worker 进程间数据共享的内存区域。
- proxy cache是什么？ 代理缓存，提高资源访问速度。
- 滚动升级是什么？网关是什么？ 滚动升级指不中断服务的平滑升级，网关是流量入口和控制中心。
- 单线程多进程架构是什么？ 每个进程单线程，多个进程并发处理请求。
- 怎么解决Nginx单点问题？ 通过多实例部署+负载均衡，消除单点故障。
多个worker监听同一个端口，为什么不冲突?
Nginx单点问题
正向代理与反向代理对比
| 特性 | 正向代理 | 反向代理 |
|---|---|---|
| 代理对象 | 客户端（用户） | 服务器（服务端） |
| 典型场景 | 科学上网、访问被屏蔽网站 | 网站负载均衡、隐藏后端服务器 |
| 客户端感知 | 需要配置代理，感知代理存在 | 客户端无感知，访问的就是代理地址 |
| 主要作用 | 代理客户端访问外部资源 | 代理外部访问内部服务器 |
| 安全性 | 隐藏客户端真实身份 | 隐藏服务器真实结构 |
| 例子 | Shadowsocks、VPN | Nginx、Apache HTTPD |
简要说明：
- 正向代理：客户端知道要访问哪个目标，但不能直接访问，需要通过代理服务器转发请求。
- 反向代理：客户端只知道代理服务器地址，代理服务器根据请求转发到后端真实服务器。