深入理解Nginx:模块开发与架构解析(第2版)
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1.1 Nginx是什么

人们在了解新事物时,往往习惯通过类比来帮助自己理解事物的概貌。那么,我们在学习Nginx时也采用同样的方式,先来看看Nginx的竞争对手——Apache、Lighttpd、Tomcat、Jetty、IIS,它们都是Web服务器,或者叫做WWW(World Wide Web)服务器,相应地也都具备Web服务器的基本功能:基于REST架构风格参见Roy Fielding博士的论文《Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures》,可在http://www.ics.uci.edu/~fielding/pubs/dissertation/top.htm查看原文。,以统一资源描述符(Uniform Resource Identifier,URI)或者统一资源定位符(Uniform Resource Locator,URL)作为沟通依据,通过HTTP为浏览器等客户端程序提供各种网络服务。然而,由于这些Web服务器在设计阶段就受到许多局限,例如当时的互联网用户规模、网络带宽、产品特点等局限,并且各自的定位与发展方向都不尽相同,使得每一款Web服务器的特点与应用场合都很鲜明。

Tomcat和Jetty面向Java语言,先天就是重量级的Web服务器,它的性能与Nginx没有可比性,这里略过。

IIS只能在Windows操作系统上运行。Windows作为服务器在稳定性与其他一些性能上都不如类UNIX操作系统,因此,在需要高性能Web服务器的场合下,IIS可能会被“冷落”。

Apache的发展时期很长,而且是目前毫无争议的世界第一大Web服务器,图1-1中是12年来(2010~2012年)世界Web服务器的使用排名情况。

图1-1 Netcraft对于644275754个站点31.4M个域名Web服务器使用情况的调查结果(2012年3月)

从图1-1中可以看出,Apache目前处于领先地位。

Apache有许多优点,如稳定、开源、跨平台等,但它出现的时间太长了,在它兴起的年代,互联网的产业规模远远比不上今天,所以它被设计成了一个重量级的、不支持高并发的Web服务器。在Apache服务器上,如果有数以万计的并发HTTP请求同时访问,就会导致服务器上消耗大量内存,操作系统内核对成百上千的Apache进程做进程间切换也会消耗大量CPU资源,并导致HTTP请求的平均响应速度降低,这些都决定了Apache不可能成为高性能Web服务器,这也促使了Lighttpd和Nginx的出现。观察图1-1中Nginx成长的曲线,体会一下Nginx抢占市场时的“咄咄逼人”吧。

Lighttpd和Nginx一样,都是轻量级、高性能的Web服务器,欧美的业界开发者比较钟爱Lighttpd,而国内的公司更青睐Nginx,Lighttpd使用得比较少。

在了解了Nginx的竞争对手之后,相信大家对Nginx也有了直观感受,下面让我们来正式地认识一下Nginx吧。

提示:Nginx发音:engine

来自俄罗斯的Igor Sysoev在为Rambler Media(http://www.rambler.ru/)工作期间,使用C语言开发了Nginx。Nginx作为Web服务器,一直为俄罗斯著名的门户网站Rambler Media提供着出色、稳定的服务。

Igor Sysoev将Nginx的代码开源,并且赋予其最自由的2-clause BSD-like licenseBSD(Berkeley Software Distribution)许可协议是自由软件(开源软件的一个子集)中使用最广泛的许可协议之一。与其他许可协议相比,BSD许可协议从GNU通用公共许可协议(GPL)到限制重重的著作权(copyright)都要宽松一些,事实上,它跟公有领域更为接近。BSD许可协议被认为是copycenter(中间版权),界于标准的copyright与GPL的copyleft之间。2-clause BSD-like license是BSD许可协议中最宽松的一种,它对开发者再次使用BSD软件只有两个基本的要求:一是如果再发布的产品中包含源代码,则在源代码中必须带有原来代码中的BSD协议;二是如果再发布的只是二进制类库/软件,则需要在类库/软件的文档和版权声明中包含原来代码中的BSD协议。许可证。由于Nginx使用基于事件驱动的架构能够并发处理百万级别的TCP连接,高度模块化的设计和自由的许可证使得扩展Nginx功能的第三方模块层出不穷,而且优秀的设计带来了极佳的稳定性,因此其作为Web服务器被广泛应用到大流量的网站上,包括腾讯、新浪、网易、淘宝等访问量巨大的网站。

2012年2月和3月Netcraft对Web服务器的调查如表1-1所示,可以看出,Nginx的市场份额越来越大。

表1-1 Netcraft对于Web服务器市场占有率前4位软件的调查(2012年2月和3月)

Nginx是一个跨平台的Web服务器,可运行在Linux、FreeBSD、Solaris、AIX、Mac OS、Windows等操作系统上,并且它还可以使用当前操作系统特有的一些高效API来提高自己的性能。

例如,对于高效处理大规模并发连接,它支持Linux上的epoll(epoll是Linux上处理大并发网络连接的利器,9.6.1节中将会详细说明epoll的工作原理)、Solaris上的event ports和FreeBSD上的kqueue等。

又如,对于Linux,Nginx支持其独有的sendfile系统调用,这个系统调用可以高效地把硬盘中的数据发送到网络上(不需要先把硬盘数据复制到用户态内存上再发送),这极大地减少了内核态与用户态数据间的复制动作。

种种迹象都表明,Nginx以性能为王。

2011年7月,Nginx正式成立公司,由Igor Sysoev担任CTO,立足于提供商业级的Web服务器。