nginx — 高性能 Web 服务器

是什么

nginx 是俄罗斯工程师 Igor Sysoev 在 2004 年写的一个 Web 服务器。它要解决的问题是：当时主流的 Apache 每来一个客户端，就开一个进程或线程去服务它，连接一多就把内存吃光。nginx 换了一个思路——一个 worker 进程同时招呼成千上万个连接。

日常类比：

Apache 像传统中餐馆——每桌客人配一个专属服务员，10 桌就要 10 个人。客人多了店里站不下。
nginx 像高端日料吧台——一个师傅同时招呼吧台上 100 位客人，谁喊一声就回应谁，没人喊就低头干活。这套 “一个人 + 事件循环 + epoll” 的玩法就是异步 I/O。

最小配置长这样：

server {
    listen 80;
    location / {
        root /var/www/html;
    }
}

这就跑起来了一个静态文件服务器。

为什么重要

不理解 nginx，下面这些事都没法解释：

为什么 30%+ 的网站用 nginx（和 Apache 并列前两名），Cloudflare / Fastly / GitHub / Netflix 都在用
为什么一台 1G 内存的小机器能扛 10K 并发——它把 “1 连接 = 1 进程” 换成 “1 进程 = N 连接”
为什么后端架构图里 nginx 永远画在最前面——它是反向代理 / 负载均衡 / SSL 终止 / 静态文件缓存 一站式工具
为什么 OpenResty / Tengine / Kong 这些项目都从 nginx fork——它的模块化设计让别人可以很容易扩展

核心要点

nginx 的几个核心机制：

master + worker 进程模型：master 进程只管控制（读配置、起 worker、接信号），不处理请求。worker 进程才真正服务客户端，每台机器一般跑 CPU 核数个 worker。
每 worker 单线程跑事件循环：worker 内部不开线程，靠 Linux 的 epoll（macOS 是 kqueue）一次性问内核 “这一批 fd 里哪些有动静”，然后挨个处理。处理完一个继续问下一批，永不阻塞。
反向代理 + 负载均衡：用 upstream 块声明后端池，用 proxy_pass 把请求转给后端。算法支持 round-robin / least_conn / ip_hash 等。
协议支持广：HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3（QUIC）、WebSocket、gRPC、TCP/UDP 四层代理都能做。
配置文件即代码：所有行为都写在 nginx.conf 里，没有 GUI，没有数据库，重启 / reload 就生效。

实践案例

反向代理：把 /api 转给后端服务

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /api/ {
        proxy_pass http://backend:3000/;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }

    location / {
        root /var/www/html;
        try_files $uri $uri/ /index.html;
    }
}

效果：浏览器请求 example.com/api/users 时，nginx 把它转给内部的 backend:3000；其余路径走静态文件，匹配不到就回 index.html（SPA 友好）。

负载均衡：把流量分到多台后端

upstream backend_pool {
    server 10.0.0.1:3000 weight=2;
    server 10.0.0.2:3000 weight=1;
    server 10.0.0.3:3000 backup;
}

server {
    location / {
        proxy_pass http://backend_pool;
    }
}

weight=2 让第一台拿到 2 倍流量；backup 标记的机器只在前两台都挂了才上场。

静态文件 + gzip

location /static/ {
    root /var/www;
    gzip on;
    gzip_types text/css application/javascript;
    expires 7d;
}

gzip on 让响应自动压缩，CSS / JS 一般能省 60-80%；expires 7d 加 Cache-Control: max-age=604800，浏览器一周内不再回源。

踩过的坑

改配置不先 nginx -t 直接 reload：语法错误会让 reload 失败但旧配置继续跑，你以为生效了其实没改。规矩：先 nginx -t 测语法，过了再 nginx -s reload。
proxy_buffer 默认太小：后端返回大响应（比如 10MB JSON）时，nginx 默认只给 8 个 4K buffer，超出的会写临时文件，磁盘 I/O 拖慢响应。压力大时调大 proxy_buffers 16 64k;。

upstream 不开 keepalive：默认每次代理都新建 TCP 连接到后端，握手 + 慢启动消耗大。应当：

upstream backend { server 10.0.0.1; keepalive 32; }
location / { proxy_http_version 1.1; proxy_set_header Connection ""; proxy_pass http://backend; }

access.log 写满磁盘：默认每个请求都记一行，高 QPS 一天能写几十 GB。要么挂 logrotate，要么对静态资源关日志（access_log off;）。
worker_connections 不够：默认 1024，意思是 “一个 worker 同时只能处理 1024 个连接”。10K 并发 + 4 worker 才刚够，调到 worker_connections 10240; 比较稳。

适用 vs 不适用场景

适用：

反向代理 / 负载均衡（最经典用法）
静态文件服务（比 Node.js 的 express.static 快几个数量级）
SSL 终止——后端服务用明文，nginx 统一收 HTTPS
API 网关的 “1.0 版本”——简单路由 / 限流 / 认证 / 缓存

不适用：

复杂业务逻辑（要写 Lua 嵌进去就走 OpenResty，纯 nginx 配置写不动）
需要细粒度可观测性（trace / metrics 比 Envoy 弱）
服务网格场景（用 Envoy / Istio 更合适，nginx 不是为 sidecar 设计的）
动态服务发现（默认配置文件静态，得配合 nginx-upsync 之类才能实时拉 Consul）

历史小故事（可跳过）

2002 年：Sysoev 在俄罗斯门户 Rambler 工作，Apache 顶不住流量，自己开始写 nginx。
2004 年 10 月：第一版开源，俄文文档为主，先在俄语圈火起来。
2008 年：Cloudflare 把 nginx 作为边缘节点的核心组件之一，nginx 进入西方主流视野。
2011 年：Sysoev 创立 nginx Inc.，全职维护开源版 + 卖商业版（nginx Plus）。
2017 年：nginx Plus 加入主动健康检查、动态 reconfig 等企业特性。
2019 年：F5 Networks 以 6.7 亿美金收购 nginx Inc.。
2024 年起：原核心维护者 Maxim Dounin 因和 F5 在安全披露上的分歧离开，fork 出 freenginx；OpenResty / Tengine（阿里）/ Angie 等社区分支也活跃起来。

学到什么

事件驱动 + 单线程 不是慢，是把 “等 I/O” 的时间利用起来——这是 Node.js / Redis / Envoy 共享的底层思路
配置即代码、没有数据库 让 nginx 重启快、好回滚——这是 12factor 的雏形
master + worker 模型 在 PostgreSQL / Redis Cluster / Chrome 浏览器里都能看到——一个控制进程 + 多个干活进程，崩一个不影响其他
协议中立 + 模块化 让一个工具同时是 Web 服务器 / 代理 / 负载均衡器——别再为每个角色装一个软件

关联

express —— Node.js 后端框架，常作为 nginx upstream 的目标
next-js —— 全栈框架部署时通常前面架 nginx 做 SSL 终止 + 静态缓存
redis —— 同样是单线程 + epoll 的事件驱动设计
kafka —— 一起组成 “流量入口 + 后端异步处理” 的标准架构

反向链接

ansible —— Ansible — 无 agent 配置管理
bigbluebutton —— BigBlueButton — 教育向开源 Web 会议平台（HTML5 + WebRTC + 白板）
caddy —— Caddy — 自动 HTTPS Web 服务器
coturn —— coturn — 帮 WebRTC 穿越 NAT 的开源 TURN/STUN 中转服务器
dendrite —— Dendrite — Go 写的第二代 Matrix homeserver，组件可拆可合
docker-compose —— Docker Compose — 一份 YAML 起一整套开发栈
dovecot —— Dovecot — 主流 IMAP/POP3 服务器
echo —— Echo — 极简高性能 Go 框架，5 行起服务
envoy —— Envoy — 把网络通信从业务代码里抠出来的代理进程
express —— Express — Node.js 最经典的 Web 框架
ffmpeg —— FFmpeg — 多媒体转码与封装瑞士军刀
haproxy —— HAProxy — 高性能 LB，TCP/HTTP 双层负载均衡
io-uring —— io_uring — Linux 让 N 次 IO 摊销到 1 次 syscall
istio —— Istio — 给微服务装一层透明的网络治理面
kamailio —— Kamailio — 把电信级 SIP 流量塞进一台 Linux 服务器
kong —— Kong — 基于 nginx + Lua 的云原生 API 网关
krakend —— KrakenD — 把多个后端聚合成一次响应的高性能 API 网关
memcached —— Memcached — 经典内存缓存
next-js —— Next.js — React 全栈框架
nginx-rtmp-module —— nginx-rtmp-module — 用 nginx 搭 RTMP/HLS 直播服务
ovenmediaengine —— OvenMediaEngine — 亚秒级直播流媒体服务器
pino —— pino — 日志不该阻塞热路径
postal —— Postal — 自托管的 Mailgun / SendGrid 替代
postfix —— Postfix — 把 sendmail 拆成一群最小权限的小工
prom-client —— prom-client — Node 服务暴露监控指标的事实标准 SDK
prometheus —— Prometheus — 时序监控系统
redis —— Redis — 内存键值数据库
sanic —— Sanic — 性能向 async Python 框架，对标 Node.js 高吞吐
soketi —— Soketi — 自己跑一台 Pusher，把实时通信费砍到零头
streamlink —— Streamlink — 把网页直播流接到本地播放器
synapse —— Synapse — Matrix 协议的参考 homeserver，让聊天像电邮一样能跨服务器互通
thrift —— Thrift — 写一份 IDL 自动生成 28 种语言的 RPC 代码
traefik —— Traefik — 现代云原生反向代理
tyk —— tyk — Go 实现的开源 API 网关，自带门户和多协议转换
[[video.js]] —— Video.js — Web 视频播放器框架
yt-dlp —— yt-dlp — youtube-dl 活跃分支与万能站点视频下载器