Nginx面试题

Posted 2022-08-21 xiongyajun

1、请解释一下什么是nginx?

答：Nginx是一个web服务器和反向代理服务器，用于HTTP、HTTPS、SMTP、POP3和IMAP协议。
2、请列举Nginx的一些特性？

答：Nginx服务器的特性包括：
1）反向代理/L7负载均衡器
2）嵌入式Perl解释器
3）动态二进制升级
4）可用于重新编写URL，具有非常好的PCRE支持
3、nginx和apache的区别？

1）轻量级，同样起web 服务，比apache 占用更少的内存及资源
2）抗并发，nginx 处理请求是异步非阻塞的，而apache 则是阻塞型的，在高并发下nginx 能保持低资源低消耗高性能
3）高度模块化的设计，编写模块相对简单
4）最核心的区别在于apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程；nginx是异步的，多个连接（万级别）可以对应一个进程
4.nginx是如何实现高并发的

一个主进程，多个工作进程，每个工作进程可以处理多个请求，每进来一个request，会有一个worker进程去处理。但不是全程的处理，处理到可能发生阻塞的地方，比如向上游（后端）服务器转发request，并等待请求返回。那么，这个处理的worker继续处理其他请求，而一旦上游服务器返回了，就会触发这个事件，worker才会来接手，这个request才会接着往下走。由于web server的工作性质决定了每个request的大部份生命都是在网络传输中，实际上花费在server机器上的时间片不多。这是几个进程就解决高并发的秘密所在。即@skoo所说的webserver刚好属于网络io密集型应用，不算是计算密集型。
5、请解释Nginx如何处理HTTP请求。

Nginx使用反应器模式。主事件循环等待操作系统发出准备事件的信号，这样数据就可以从套接字读取，在该实例中读取到缓冲区并进行处理。单个线程可以提供数万个并发连接。
6、在Nginx中，如何使用未定义的服务器名称来阻止处理请求?

只需将请求删除的服务器就可以定义为：
Server 
listen 80; server_name “ “ ;
return 444;

这里，服务器名被保留为一个空字符串，它将在没有“主机”头字段的情况下匹配请求，而一个特殊的Nginx的非标准代码444被返回，从而终止连接。
7、 使用“反向代理服务器”的优点是什么?

反向代理服务器可以隐藏源服务器的存在和特征。它充当互联网云和web服务器之间的中间层。这对于安全方面来说是很好的，特别是当您使用web托管服务时。
8、请列举Nginx服务器的最佳用途。

Nginx服务器的最佳用法是在网络上部署动态HTTP内容，使用SCGI、WSGI应用程序服务器、用于脚本的FastCGI处理程序。它还可以作为负载均衡器。
9、请解释Nginx服务器上的Master和Worker进程分别是什么?

Master进程：读取及评估配置和维持
Worker进程：处理请求
10、请解释你如何通过不同于80的端口开启Nginx?

答：为了通过一个不同的端口开启Nginx，你必须进入/etc/Nginx/sites-enabled/，如果这是默认文件，那么你必须打开名为“default”的文件。编辑文件，并放置在你想要的端口：
Like server 
listen 81;

11、请解释是否有可能将Nginx的错误替换为502错误、503?

502 =错误网关 503 =服务器超载 有可能，但是您可以确保fastcgi_intercept_errors被设置为ON，并使用错误页面指令。
Location /  fastcgi_pass 127.0.01:9001; fastcgi_intercept_errors on; error_page 502 =503/error_page.html; #… 
12、在Nginx中，解释如何在URL中保留双斜线?

要在URL中保留双斜线，就必须使用merge_slashes_off;
语法:merge_slashes [on/off]
默认值: merge_slashes on
环境: http，server
13、请解释ngx_http_upstream_module的作用是什么?

ngx_http_upstream_module用于定义可通过fastcgi传递、proxy传递、uwsgi传递、memcached传递和scgi传递指令来引用的服务器组。
14、请解释什么是C10K问题?

C10K问题是指无法同时处理大量客户端(10,000)的网络套接字。
15、请陈述stub_status和sub_filter指令的作用是什么?

1）Stub_status指令：该指令用于了解Nginx当前状态的当前状态，如当前的活动连接，接受和处理当前读/写/等待连接的总数 2）Sub_filter指令：它用于搜索和替换响应中的内容，并快速修复陈旧的数据
16、解释Nginx是否支持将请求压缩到上游?

您可以使用Nginx模块gunzip将请求压缩到上游。gunzip模块是一个过滤器，它可以对不支持“gzip”编码方法的客户机或服务器使用“内容编码:gzip”来解压缩响应。
17、解释如何在Nginx中获得当前的时间?

要获得Nginx的当前时间，必须使用SSI模块、dategmt和

date_local的变量。Proxy_set_header THE-TIME $date_gmt;
18、用Nginx服务器解释-s的目的是什么?

用于运行Nginx -s参数的可执行文件。
19、解释如何在Nginx服务器上添加模块?

在编译过程中，必须选择Nginx模块，因为Nginx不支持模块的运行时间选择。
nginx 的 upstream目前支持 4 种方式的分配
1)、轮询（默认）
每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。
2)、weight
指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。
2)、ip_hash
每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。
3)、fair（第三方）
按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。
4)、url_hash（第三方）
nginx内置策略包含加权轮询和ip hash
加权轮询算法分为先深搜索和先广搜索，那么nginx采用的是先深搜索算法，即将首先将请求都分给高权重的机器，直到该机器的权值降到了比其他机器低，才开始将请求分给下一个高权重的机器；


什么是Nginx？

Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，同时也是一个非常高效的反向代理、负载平衡。
多进程异步非阻塞事件处理机制：运用了epoll模型
为什么要用Nginx？

优点：
跨平台、配置简单
非阻塞、高并发连接：处理2-3万并发连接数，官方监测能支持5万并发
内存消耗小：开启10个nginx才占150M内存，Nginx采取了分阶段资源分配技术
nginx处理静态文件好,耗费内存少
内置的健康检查功能：如果有一个服务器宕机，会做一个健康检查，再发送的请求就不会发送到宕机的服务器了。重新将请求提交到其他的节点上。
节省宽带：支持GZIP压缩，可以添加浏览器本地缓存
稳定性高：宕机的概率非常小
master/worker结构：一个master进程，生成一个或者多个worker进程
接收用户请求是异步的：浏览器将请求发送到nginx服务器，它先将用户请求全部接收下来，再一次性发送给后端web服务器，极大减轻了web服务器的压力
一边接收web服务器的返回数据，一边发送给浏览器客户端
网络依赖性比较低，只要ping通就可以负载均衡
可以有多台nginx服务器
事件驱动：通信机制采用epoll模型
为什么Nginx性能这么高？

得益于它的事件处理机制：
异步非阻塞事件处理机制：运用了epoll模型，提供了一个队列，排队解决
为什么不使用多线程？

Apache: 创建多个进程或线程，而每个进程或线程都会为其分配cpu和内存（线程要比进程小的多，所以worker支持比perfork高的并发），并发过大会榨干服务器资源。

Nginx: 采用单线程来异步非阻塞处理请求（管理员可以配置Nginx主进程的工作进程的数量）(epoll)，不会为每个请求分配cpu和内存资源，节省了大量资源，同时也减少了大量的CPU的上下文切换。所以才使得Nginx支持更高的并发。
Nginx是如何处理一个请求的呢？

首先，nginx在启动时，会解析配置文件，得到需要监听的端口与ip地址，然后在nginx的master进程里面
先初始化好这个监控的socket，再进行listen
然后再fork出多个子进程出来, 子进程会竞争accept新的连接。
此时，客户端就可以向nginx发起连接了。当客户端与nginx进行三次握手，与nginx建立好一个连接后
此时，某一个子进程会accept成功，然后创建nginx对连接的封装，即ngx_connection_t结构体
接着，根据事件调用相应的事件处理模块，如http模块与客户端进行数据的交换。
最后，nginx或客户端来主动关掉连接，到此，一个连接就寿终正寝了
正向代理

一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)，然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端才能使用正向代理
正向代理总结就一句话：代理端代理的是客户端
反向代理

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求，发给内部网络上的服务器
并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器
反向代理总结就一句话：代理端代理的是服务端
动态资源、静态资源分离

动态资源、静态资源分离是让动态网站里的动态网页根据一定规则把不变的资源和经常变的资源区分开来，动静资源做好了拆分以后，我们就可以根据静态资源的特点将其做缓存操作，这就是网站静态化处理的核心思路
动态资源、静态资源分离简单的概括是：动态文件与静态文件的分离
为什么要做动、静分离？

在我们的软件开发中，有些请求是需要后台处理的（如：.jsp,.do等等），有些请求是不需要经过后台处理的（如：css、html、jpg、js等等文件）
这些不需要经过后台处理的文件称为静态文件，否则动态文件。因此我们后台处理忽略静态文件。这会有人又说那我后台忽略静态文件不就完了吗
当然这是可以的，但是这样后台的请求次数就明显增多了。在我们对资源的响应速度有要求的时候，我们应该使用这种动静分离的策略去解决
动、静分离将网站静态资源（HTML，javascript，CSS，img等文件）与后台应用分开部署，提高用户访问静态代码的速度，降低对后台应用访问
这里我们将静态资源放到nginx中，动态资源转发到tomcat服务器中
负载均衡

负载均衡即是代理服务器将接收的请求均衡的分发到各服务器中
负载均衡主要解决网络拥塞问题，提高服务器响应速度，服务就近提供，达到更好的访问质量，减少后台服务器大并发压力



master进程主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。


master进程充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护。它不需要处理网络事件，不负责业务的执行，只会通过管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。


各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致，这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的。 


FastCGI 的主要优点是把动态语言和HTTP Server分离开来，所以Nginx与php/PHP-FPM经常被部署在不同的服务器上，以分担前端Nginx服务器的压力，使Nginx专一处理静态请求和转发动态请求，而PHP/PHP-FPM服务器专一解析PHP动态请求。


Nginx为啥性能高－多进程IO模型 
首先，对于每个worker进程来说，独立的进程，不需要加锁，所以省掉了锁带来的开销，同时在编程以及问题查找时，也会方便很多。
其次，采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断，master进程则很快启动新的worker进程。当然，worker进程的异常退出，肯定是程序有bug了，异常退出，会导致当前worker上的所有请求失败，不过不会影响到所有请求，所以降低了风险。




 异步非阻塞
 
nginx采用了异步非阻塞的方式来处理请求，也就是说，nginx是可以同时处理成千上万个请求的。一个worker进程可以同时处理的请求数只受限于内存大小，而且在架构设计上，不同的worker进程之间处理并发请求时几乎没有同步锁的限制，worker进程通常不会进入睡眠状态，因此，当Nginx上的进程数与CPU核心数相等时（最好每一个worker进程都绑定特定的CPU核心），进程间切换的代价是最小的。


看看一个请求的完整过程:首先，
请求过来--->要建立连接，-->然后再接收数据，-->接收数据后，-->再发送数据。



 nginx支持的事件模型?

(在linux下面，只有epoll是高效的方法,epoll到底是如何高效的)
select 最不能忍受的是一个进程所打开的FD是有一定限制的，由FD_SETSIZE设置，默认值是2048。对于那些需要支持的上万连接数目的IM服务器来说显 然太少了
答：不过 epoll则没有这个限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左 右，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大 

  
  (epoll内容，参考epoll_互动百科)
推荐设置worker的个数为cpu的核数


  ● select– 标准方法。 如果当前平台没有更有效的方法，它是编译时默认的方法。你可以使用配置参数 –with-select_module 和 –without-select_module 来启用或禁用这个模块。
  
  ● poll– 标准方法。 如果当前平台没有更有效的方法，它是编译时默认的方法。你可以使用配置参数 –with-poll_module 和 –without-poll_module 来启用或禁用这个模块。

  ● epoll – 高效的方法，使用于Linux内核2.6版本及以后的系统。在某些发行版本中，如SuSE 8.2, 有让2.4版本的内核支持epoll的补丁。
  
  

  Nginx优化怎么做？ 主要从两个方面系统层面 ，配置参数层面 
  
内核优化

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets ：选项用来设定timewait的数量，默认是180000，这里设为6000。
net.ipv4.ip_local_port_range:选项用来设定允许系统打开的端口范围。在高并发情况否则端口号会不够用。
net.ipv4.tcp_tw_recycle:选项用于设置启用timewait快速回收.
net.ipv4.tcp_tw_reuse:选项用于设置开启重用，允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接。
net.ipv4.tcp_syncookies:选项用于设置开启SYN Cookies，当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies进行处理。
net.core.somaxconn:选项的默认值是128， 这个参数用于调节系统同时发起的tcp连接数，在高并发的请求中，默认的值可能会导致链接超时或者重传，因此，需要结合并发请求数来调节此值。
net.core.netdev_max_backlog:选项表示当每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许发送到队列的数据包的最大数目。
net.ipv4.tcp_max_orphans:选项用于设定系统中最多有多少个TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。如果超过这个数字，孤立连接将立即被复位并打印出警告信息。这个限制只是为了防止简单的DoS攻击。不能过分依靠这个限制甚至人为减小这个值，更多的情况下应该增加这个值。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog:选项用于记录那些尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128MB内存的系统而言，此参数的默认值是1024，对小内存的系统则是128。
net.ipv4.tcp_synack_retries参数的值决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK包的数量。
net.ipv4.tcp_syn_retries选项表示在内核放弃建立连接之前发送SYN包的数量。
net.ipv4.tcp_fin_timeout选项决定了套接字保持在FIN-WAIT-2状态的时间。默认值是60秒。正确设置这个值非常重要，有时即使一个负载很小的Web服务器，也会出现大量的死套接字而产生内存溢出的风险。
net.ipv4.tcp_syn_retries选项表示在内核放弃建立连接之前发送SYN包的数量。
如果发送端要求关闭套接字，net.ipv4.tcp_fin_timeout选项决定了套接字保持在FIN-WAIT-2状态的时间。接收端可以出错并永远不关闭连接，甚至意外宕机。
net.ipv4.tcp_fin_timeout的默认值是60秒。需要注意的是，即使一个负载很小的Web服务器，也会出现因为大量的死套接字而产生内存溢出的风险。FIN-WAIT-2的危险性比FIN-WAIT-1要小，因为它最多只能消耗1.5KB的内存，但是其生存期长些。
net.ipv4.tcp_keepalive_time选项表示当keepalive启用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。默认值是2（单位是小时）。




Nginx 配置参数优化 ：

nginx要开启的进程数 一般等于cpu的总核数 其实一般情况下开4个或8个就可以。
每个nginx进程消耗的内存10兆的模样
worker_cpu_affinity
仅适用于linux，使用该选项可以绑定worker进程和CPU（2.4内核的机器用不了）
假如是8 cpu 分配如下：
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000
00100000 01000000 10000000

worker_rlimit_nofile 102400;
每个nginx进程打开文件描述符最大数目 配置要和系统的单进程打开文件数一致,linux 2.6内核下开启文件打开数为65535，worker_rlimit_nofile就相应应该填写65535 nginx调度时分配请求到进程并不是那么的均衡，假如超过会返回502错误。我这里写的大一点

use epoll
Nginx使用了最新的epoll（Linux 2.6内核）和kqueue（freebsd）网络I/O模型，而Apache则使用的是传统的select模型。
处理大量的连接的读写，Apache所采用的select网络I/O模型非常低效。在高并发服务器中，轮询I/O是最耗时间的操作 目前Linux下能够承受高并发
访问的Squid、Memcached都采用的是epoll网络I/O模型。

worker_connections 65535;
每个工作进程允许最大的同时连接数 （Maxclient = work_processes *　worker_connections）

keepalive_timeout 75
keepalive超时时间


client_header_buffer_size 16k
large_client_header_buffers 4 32k
客户请求头缓冲大小 
nginx默认会用client_header_buffer_size这个buffer来读取header值，如果header过大，它会使用large_client_header_buffers来读取
如果设置过小HTTP头/Cookie过大 会报400 错误 nginx 400 bad request
求行如果超过buffer，就会报HTTP 414错误(URI Too Long) nginx接受最长的HTTP头部大小必须比其中一个buffer大，否则就会报400的HTTP错误(Bad Request)。

open_file_cache max 102400
使用字段:http, server, location 这个指令指定缓存是否启用,如果启用,将记录文件以下信息: ·打开的文件描述符,大小信息和修改时间. ·存在的目录信息. ·在搜索文件过程中的错误信息 -- 没有这个文件,无法正确读取,参考open_file_cache_errors 指令选项:
·max - 指定缓存的最大数目,如果缓存溢出,最长使用过的文件(LRU)将被移除
例: open_file_cache max=1000 inactive=20s; open_file_cache_valid 30s; open_file_cache_min_uses 2; open_file_cache_errors on;
open_file_cache_errors
语法:open_file_cache_errors on | off 默认值:open_file_cache_errors off 使用字段:http, server, location 这个指令指定是否在搜索一个文件是记录cache错误.
open_file_cache_min_uses
语法:open_file_cache_min_uses number 默认值:open_file_cache_min_uses 1 使用字段:http, server, location 这个指令指定了在open_file_cache指令无效的参数中一定的时间范围内可以使用的最小文件数,如 果使用更大的值,文件描述符在cache中总是打开状态.
open_file_cache_valid
语法:open_file_cache_valid time 默认值:open_file_cache_valid 60 使用字段:http, server, location 这个指令指定了何时需要检查open_file_cache中缓存项目的有效信息.

开启gzip
gzip on;
gzip_min_length 1k;
gzip_buffers 4 16k;
gzip_http_version 1.0;
gzip_comp_level 2;
gzip_types text/plain application/x-JavaScript text/css
application/xml;
gzip_vary on;
缓存静态文件：
location ~* ^.+\.(swf|gif|png|jpg|js|css)$ 
root /usr/local/ku6/ktv/show.ku6.com/;
expires 1m;