1. 背景介绍

Nginx（engine x）是一个高性能的HTTP和反向代理的WEB服务器，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务。Nginx 是由伊戈尔·赛索耶夫为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点（俄文：Рамблер）开发的，使用 C 语言编写，第一个公开版本 0.1.0 发布于2004年10月4日。
其将源代码以类 BSD 许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、简单的配置文件和低系统资源的消耗而闻名，2011年6月1日，Nginx1.0.4 发布。
Nginx是一款轻量级的 Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，在 BSD-like 协议下发行。其特点是占有内存少，并发能力强，事实上 Nginx 的并发能力在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用 Nginx 网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。

1.1 名词解释

WEB服务器

WEB 服务器也叫网页服务器，英文名叫 Web Server，主要功能是为用户提供网上信息浏览服务。

HTTP

HTTP 是超文本传输协议的缩写，是用于从 WEB 服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，也是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。HTTP 是一个客户端和服务器端请求和应答的标准，客户端是终端用户，服务端是网站，通过使用 Web 浏览器、网络爬虫或者其他工具，客户端发起一个到服务器上指定端口的 HTTP 请求。

POP3/SMTP/IMAP

POP3（Post Offic Protocol 3）：邮局协议的第三个版本；
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：简单邮件传输协议；
IMAP（Internet Mail Access Protocol）：交互式邮件存取协议；

通过上述名词的解释，我们可以了解到 Nginx 也可以作为电子邮件代理服务器。

反向代理

正向代理：用户知道目标服务器地址，但由于网络限制等原因，无法直接访问。这就需要先连接代理服务器，然后再由代理服务器访问目标服务器，直接暴露服务器 IP 让客户端进行访问。

反向代理：反向代理对用户则是不可知的，代理服务器给我们转发请求到他们 N 多的服务器节点中的一个给我们进行搜索后将结果返回，隐藏服务器 IP ，暴露代理服务器 IP 让客户端访问。

动静分离

为了加快网站的解析速度，可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析，加快解析速度。降低原来单个服务器的压力。

2. 常见服务器对比

首先，我们先来认识一家公司叫 Netcraft。Netcraft 公司于 1994 年底在英国成立，多年来一直致力于互联网市场以及在线安全方面的咨询服务，其中在国际上最具影响力的当属其针对网站服务器、SSL 市场所做的客观严谨的分析研究，公司官网每月公布的调研数据（Web Server Survey）已成为当今人们了解全球网站数量以及服务器市场分额情况的主要参考依据，时常被诸如华尔街杂志，英国 BBC，Slashdot 等媒体报道或引用。
下面这张图展示了 Netcraft 公司公布的 2019 年全球主流 Web 服务器的市场情况：

其中有 Apache、Microsoft-IIS、google Servers、Nginx、Tomcat 等，而我们在了解新事物的时候，往往习惯通过类比来帮助自己理解事物的概貌，所以下面我们把几种常见的服务器来给大家简单介绍下：

IIS
全称（Internet Information Services）即互联网信息服务，是由微软公司提供的基于 Windows 系统的互联网基本服务。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 可能就会被 “冷落”。

Tomcat
Tomcat 是一个运行 Servlet 和 JSP 的 Web 应用软件，Tomcat 技术先进、性能稳定而且开放源代码，因此深受 Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的 Web 应用服务器。但是 Tomcat 天生是一个重量级的 Web 服务器，对静态文件和高并发的处理比较弱。

Apache
Apache 的发展时期很长，同时也有过一段辉煌的业绩。从上图可以看出
大概在 2014 年以前都是市场份额第一的服务器。Apache有很多优点，如稳定、开源、跨平台等。但是它出现的时间太久了，在它兴起的年代，互联网的产业规模远远不如今天，所以它被设计成一个重量级的、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能存，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的 CUP 资源，并导致 HTTP 请求的平均响应速度降低，这些都决定了 Apache 不可能成为高性能的 Web 服务器。这也促使了 Lighttpd 和 Nginx 的出现。

Lighttpd
Lighttpd 是德国的一个开源的 Web 服务器软件，它和 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，而国内的公司更多的青睐 Nginx，同时网上 Nginx 的资源要更丰富些。

其他的服务器
Google Servers，Weblogic，Webshpere(IBM)…

经过各个服务器的对比，种种迹象都表明，Nginx 将以性能为王，这也是我们为什么选择 Nginx 的理由。

3. Nginx的优点

速度更快，并发更高
- 单次请求或者高并发请求的环境下，Nginx 都会比其他 Web 服务器响应的速度更快，一方面在正常情况下，单次请求会得到更快的响应，另一方面，在高峰期（如有数以万计的并发请求），Nginx 比其他 Web 服务器更快的响应请求。
- Nginx 之所以有这么高的并发处理能力和这么好的性能原因在于 Nginx 采用了多进程和 I/O 多路复用（epoll）的底层实现。
配置简单，扩展性强
- Nginx 的设计极具扩展性，它本身就是由很多模块组成，这些模块的使用可以通过配置文件的配置来添加。这些模块有官方提供的也有第三方提供的模块，如果需要完全可以开发服务自己业务特性的定制模块。
高可靠性
- Nginx 采用的是多进程模式运行，其中有一个 master 主进程和 N 多个 worker 进程，worker 进程的数量我们可以手动设置，每个 worker 进程之间都是相互独立提供服务，并且 master 主进程可以在某一个 worker 进程出错时，快速去 “拉起” 新的 worker 进程提供服务。
热部署
- 现在互联网项目都要求以 7*24 小时进行服务的提供，针对于这一要求，Nginx 也提供了热部署功能，即可以在 Nginx 不停止的情况下，对 Nginx 进行文件升级、更新配置和更换日志文件等功能。
成本低，BSD许可证
- BSD 是一个开源的许可证，世界上的开源许可证有很多，现在比较流行的有六种分别是 GPL、BSD、MIT、Mozilla、Apache、LGPL。这六种的区别是什么，我们可以通过下面一张图来解释下：

Nginx 本身是开源的，我们不仅可以免费的将 Nginx 应用在商业领域，而且还可以在项目中直接修改 Nginx 的源码来定制自己的特殊要求。

4. Nginx的功能特性

Nginx 提供的基本功能服务从大体上归纳为 “基本HTTP服务”、“高级HTTP服务” 和 “邮件服务” 等三大类。

4.1 基本HTTP服务

Nginx 可以提供基本 HTTP 服务，可以作为 HTTP 代理服务器和反向代理服务器，支持通过缓存加速访问，可以完成简单的负载均衡和容错，支持包过滤功能，支持 SSL 等。

处理静态文件、处理索引文件以及支持自动索引；
提供反向代理服务器，并可以使用缓存加上反向代理，同时完成负载均衡和容错；
提供对 FastCGI、memcached 等服务的缓存机制，，同时完成负载均衡和容错；
使用 Nginx 的模块化特性提供过滤器功能。Nginx 基本过滤器包括 gzip 压缩、ranges 支持、chunked 响应、XSLT、SSI 以及图像缩放等。其中针对包含多个 SSI 的页面，经由 FastCGI 或反向代理，SSI 过滤器可以并行处理；
支持 HTTP 下的安全套接层安全协议 SSL；
支持基于加权和依赖的优先权的 HTTP/2.0；

4.2 高级HTTP服务

支持基于名字和 IP 的虚拟主机设置；
支持 HTTP/1.0 中的 KEEP-Alive 模式和管线（PipeLined）模型连接；
自定义访问日志格式、带缓存的日志写操作以及快速日志轮转；
提供 3xx~5xx 错误代码重定向功能；
支持重写（Rewrite）模块扩展；
支持重新加载配置以及在线升级时无需中断正在处理的请求；
支持网络监控；
支持 FLV 和 MP4 流媒体传输；

4.3 邮件服务

Nginx 提供邮件代理服务也是其基本开发需求之一，主要包含以下特性：

支持 IMPA/POP3 代理服务功能；
支持内部 SMTP 代理服务功能；

5. Nginx的常用功能

正向代理

客户端向目标服务器发起的请求，由代理服务器代替它向目标主机发起，得到结果之后，通过代理服务器返回给客户端。

反向代理

这是 Nginx 服务器作为 WEB 服务器的主要功能之一，客户端向服务器发送请求时，会首先经过 Nginx 服务器，由服务器将请求分发到相应的 WEB 服务器。正向代理是代理客户端，而反向代理则是代理服务器，Nginx 在提供反向代理服务方面，通过使用正则表达式进行相关配置，采取不同的转发策略，配置相当灵活，而且在配置后端转发请求时，完全不用关心网络环境如何，可以指定任意的 IP 地址和端口号，或其他类型的连接、请求等。

透明代理

也叫做简单代理，意思客户端向服务端发起请求时，请求会先到达透明代理服务器，代理服务器再把请求转交给真实的源服务器处理，也就是是客户端根本不知道有代理服务器的存在。
它的用法有点类似于拦截器，如某些制度严格的公司里的办公电脑，无论我们用电脑做了什么事情，安全部门都能拦截我们对外发送的任何东西，这是因为电脑在对外发送时，实际上先经过网络上的一个透明的服务器，经过它的处理之后，才接着往外网走，而我们在网上冲浪时，根本没有感知到有拦截器拦截我们的数据和信息。
有人说透明代理和反向代理有点像，都是由代理服务器先接受请求，再转发到源服务器。其实本质上是有区别的，透明代理是客户端感知不到代理服务器的存在，而反向代理是客户端感知只有一个代理服务器的存在，因此他们一个是隐藏了自己，一个是隐藏了源服务器。事实上，透明代理和正向代理才是相像的，都是由客户端主动发起请求，代理服务器处理。他们差异点在于：正向代理是代理服务器代替客户端请求，而透明代理是客户端在发起请求时，会先经过透明代理服务器，再达到服务端，在这过程中，客户端是感知不到这个代理服务器的。

负载均衡

这也是 Nginx 最常用的功能之一，负载均衡，一方面是将单一的重负载分担到多个网络节点上做并行处理，每个节点处理结束后将结果汇总返回给用户，这样可以大幅度提高网络系统的处理能力；另一方面将大量的前端并发请求或数据流量分担到多个后端网络节点分别处理，这样可以有效减少前端用户等待相应的时间。而 Nginx 负载均衡都是属于后一方面，主要是对大量前端访问或流量进行分流，已保证前端用户访问效率，并可以减少后端服务器处理压力。