Nginx篇06——Sendfile指令及其原理

Posted 2023-04-26

参考技术A nginx中http模块中的sendfile指令及其原理。

nginx的http模块中有一个 sendfile 指令，默认是开启状态， 官网的文档 对其解释是：

简单来说就是启用sendfile()系统调用来替换read()和write()调用，减少系统上下文切换从而提高性能，当 nginx 是静态文件服务器时，能极大提高nginx的性能表现，而当 nginx 是反向代理服务器时，则没什么用了。下面我们来分析一下这个sendfile的工作原理：

首先我们需要知道sendfile()和read()、write()之间最大的区别就是前者是属于系统调用，而后者是属于函数调用，我们来看下面这幅图

我们不难看出，nginx是属于Applicaiton的，而read()、write()属于函数调用，也就是在Lib Func这一层，sendfile()系统调用，位于System Call这一层，而想要对硬盘进行操作，是kernel才有的权限，上面的那些层都需要往下调用。

作为对比我们先来看一下正常情况下如果nginx调用read()和write()函数的操作过程：

我们都知道数据是存储在硬盘上面的，当数据被调用的时候会被加载进内存再被层层递进最后被CPU使用，这里个这个过程我们进行简化。

这里需要说明两点，一是用户态和内核态之间的切换是需要执行上下文切换操作的，这是十分耗费系统资源和时间的操作，二是因为read()、write()属于函数调用，它们是没有权限在kernel中操作，无法将data直接从Kernel Buffer（Hard Disk）传输到Kernel Buffer（Socket Engine）。

那么使用sendfile()呢？，由于是系统调用，所以在步骤二和步骤三的时候就可以不需要再将数据传输到User Buffer，直接在kernel中进行操作，省去了两次状态切换，也就是省去了两次的上下文切换，从而大幅度提升了性能。

我们来看一下下面的这幅图（灵魂画手上线→_→）

最后我们再来解释一下，为什么当 nginx 是反向代理服务器时， sendfile() 就没什么用了呢。

顾名思义， sendfile() 的作用是发送文件，也就是接收数据的一段是文件句柄，发送数据的那一端是socket。而在做反向代理服务器的时候，两端都是socket，此时无法使用 sendfile() ，也就不存在性能提升这一说了。

通过 Rails 2.3 使用 x-sendfile 通过 Nginx 提供大文件

【中文标题】通过 Rails 2.3 使用 x-sendfile 通过 Nginx 提供大文件

【英文标题】：Serving Large Files Through Nginx via Rails 2.3 Using x-sendfile

【发布时间】：2010-10-31 13:36:45

【问题描述】：

假设我有一个 Rails 2.3.2 应用程序，前面是 nginx，由 mongrel 提供服务，我需要通过 Rails 提供一个大型静态文件（以控制对它的访问）。我希望 Rails 应用程序将文件传输委托给 nginx，以避免阻塞 mongrel 实例。

现有信息似乎相互矛盾且不完整。 This post 展示了如何使用 Apache 来完成，并暗示它也可以使用 ngninx 来完成 - 但没有示例。 This post 和 this post 展示了如何使用 Rails 2.3 显然不需要的插件来做到这一点。 This post 建议可能毕竟 nginx 不支持 x-sendfile。

我宁愿不为 Rails 现在可以自己做的事情使用插件。

有没有人在不使用插件和 Rails 2.3/nginx/mongrel 的情况下获得类似 x-sendfile 的行为？如果没有，让它与插件（和/或猴子补丁）和 Rails 2.3/nginx/mongrel 一起工作的最佳文档是什么？

【参考方案1】：

主要思想：您的控制器所做的就是设置 nginx x-accel-redirect 标头。一旦您的控制器方法返回（这将非常快），nginx 将查看您的 Rails 应用程序集的标题。如果设置了 x-accel-redirect，则 nginx 提供静态文件。

您的控制器将如下所示：

def show  
  @attachment = Attachment.find(params[:id])  
  # Do anything else you need for authentication, etc. 

  head(:x_accel_redirect => '/files/' + @attachment.filename,  
   :content_type => @attachment.content_type,  
   :content_disposition => "attachment; filename=\"#@attachment.filename\"")  
end  

仅此一项并不能解决问题。您还需要告诉 nginx 位于 $RAILS_ROOT/files 的文件。将此添加到服务器块内 nginx 配置的末尾：

location /files 
  root /path/to/rails_app;  
  internal;  

将静态文件放入 $RAILS_ROOT/files 中，它应该可以工作。无需插件或猴子补丁 使用 Rails 2.3.2 和 2.3.14 测试。

【讨论】：

是的，就是这样。请注意，nginx conf 中的 que "root" 必须是该位置的父节点。

这似乎有点老了。这仍然适用于较新版本的 rails 吗？