Nginx核心知识100讲学习笔记（陶辉）Nginx架构基础（三）

一、Nginx如何通过连接池处理网络请求

1、连接池

1、预分配的connections_n 个链接

http://nginx.org/en/docs/ngx_core_module.html#worker_connections

Syntax:	worker_connections number;
Default:	
worker_connections 512;
Context:	events

1、设置的越大，占用的内存越多
2、每一个connections到底是用了多大的内存呢？
64位操作系统中：大小232字节事件大小为96 一个连接就是328

2、仅当在一次read中，没有收到请求头，才会算成超时。

http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#client_header_timeout

Syntax:	client_header_timeout time;
Default:	
client_header_timeout 60s;
Context:	http, server

定义用于读取客户端请求体的超时时间。超时仅设置在两个连续读取操作之间的时间段内，而不是用于整个请求体的传输。如果客户端在此时间内不发送任何内容，则请求终止（408）（请求超时）错误。

3、nginx返回给客户端的字节数，包括响应头和响应体

http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#variables
$bytes_sent
number of bytes sent to a client (1.3.8, 1.2.5)

NGIXN日志中的使用

log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status [$request_length:$bytes_sent] "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

访问日志

192.168.0.109 - - [01/Mar/2020:17:57:58 +0800] "GET /plus.gif HTTP/1.1" 304 [435:179] "http://192.168.0.123:8080/" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/82.0.4068.5 Safari/537.36" "-

重点看：[435:179]

2、核心数据结构

二、内存池对性能的影响

1、允许精确调整每个连接内存分配connection_pool_size size

http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#connection_pool_size

Syntax:	connection_pool_size size;
Default:	
connection_pool_size 256|512; 
Context:	http, server

还可以分配更大的、可以减少分配的次数

2、request_pool_size size

http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#request_pool_size

Syntax:	request_pool_size size;
Default:	
request_pool_size 4k; $
Context:	http, server

为什么这么小？对于连接而言需要的上下文信息特别少

三、所有worker进程协同工作的关键：共享内存

1、Nginx进程间的通讯方式

2、自旋锁

当锁的条件没有满足：也就是这把锁被1号work进程正在使用、那么2号进程去请求锁只要1号进程没有释放、那么2号会一直不停的请求这把锁

假入一把锁锁住了一扇门、如果work1号进程已经拿到这把锁、那么work2号去敲门发现里面已经有人了、就会就地休息、等待1号进程出来以后通知她、而自旋锁就不一样work2进程发现门里有人会持续的敲门

3、共享内存：nginx那些模块使用到了共享内存：单链表

1、为什么需要一个链表？

因为这个10M是有限的、但我们的lua代码涉及到了应用代码、我们的应用代码很容易超过10M的限制
当超过了10M的限制、他用LRU淘汰、最早set或get不同的节点会被淘汰掉

2、单链表模块

Ngx_http_upstream_zone_module
Ngx_stream_upstream_zone_module

4、nginx那些模块使用到了共享内存：红黑树

比如我们想做限速、流控不能容忍在内存中做的、否则一个work进程对于某一个用户触发了一个流控、而其他的work进程确不知道、所以我们只能在共享内存中做的

Ngx_stream_limit_conn_module
Ngx_http_limit_conn_module
Ngx_stream_limit_req_module

			Ngx_http_file_cache
			Ngx_http_proxy_module
http cache              Ngx_http_scgi_module
			Ngx_http_uwsgi_module
			Ngx_http_fastcgi_module

			Ngx_http_ssl_modul
ssl			Ngx_mail_ssl_module
			Ngx_stream_ssl_module

这些模块都有一个共同的特点：我需要快速的插入和删除
比如我现在发现了一个客户端、需要对他限速、如果限速达到了、我要把这个客户端从我的限速容器中移出、都需要非常的快速

3、Ngx_http_lua_api ：OpenResty共享内存代码示例

定义了一个sdk sdk的名称叫做lua_shared_dict

当这个指令出现的时候它会分配一块共享内存大小为：10M 这块共享名称叫做dogs

使用红黑树来保存每一个key value

四、用好共享内存的工具：Slab管理器

1、Slab内存管理

1、这样的数据结构会有内存的浪费、那么最多会浪费多少了？

最多两倍内存消耗

2、应用场景：适合小对象

因为我们要分配的内存特别小、比如分配小于一个页面的大小、因为它很少会有碎片有时候我分配的内存数据机构是固定大小的甚至需要初始化、那么原来的数据结构都还在、这样就避免了重复初始化

2、ngx_slab_stat模块安装

1、下载

wget http://tengine.taobao.org/download/tengine-2.3.2.tar.gz
tar xf tengine-2.3.2.tar.gz 
[root@ceph-client ngx_slab_stat]# pwd
/usr/local/src/tengine-2.3.2/modules/ngx_slab_stat
[root@ceph-client ngx_slab_stat]# ll
total 44
-rw-rw-r--. 1 root root   204 Sep  5  2019 config
-rw-rw-r--. 1 root root  6627 Sep  5  2019 ngx_http_slab_stat_module.c
-rw-rw-r--. 1 root root  3465 Sep  5  2019 README.cn
-rw-rw-r--. 1 root root  3501 Sep  5  2019 README.md
-rw-rw-r--. 1 root root 21430 Sep  5  2019 slab_stat.patch
drwxrwxr-x. 2 root root    20 Sep  5  2019 t

2、编译安装

[root@ceph-client openresty-1.13.6.2]# pwd
/usr/local/src/openresty-1.13.6.2
[root@ceph-client openresty-1.13.6.2]#./configure --add-module=../tengine-2.3.2/modules/ngx_slab_stat/
[root@ceph-client openresty-1.13.6.2]#make
[root@ceph-client openresty-1.13.6.2]#make install

3、替换nginx二进制文件，当前nginx文件最好备份下，避免出问题

[root@ceph-client conf]# nginx -s reload  
[root@ceph-client conf]# netstat -lntup|grep 80
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      22522/nginx: master
[root@ceph-client]#cp /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx  /usr/local/bin/nginx
[root@ceph-client bin]# ll /usr/local/bin/
total 15464
lrwxrwxrwx. 1 root root       37 Mar  4 09:57 nginx -> /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx
-rwxr-xr-x. 1 root root 15832600 Aug 19 11:11 nginx_no_slab_stat
/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx

4、验证是否安装成功

[root@ceph-client ~]# nginx -V
nginx version: openresty/1.13.6.2
built by gcc 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC) 
built with OpenSSL 1.0.2k-fips  26 Jan 2017
TLS SNI support enabled
configure arguments: --prefix=/usr/local/openresty/nginx --with-cc-opt=-O2 
--add-module=../ngx_devel_kit-0.3.0 
..... 
--add-module=/usr/local/src/openresty-1.13.6.2/../tengine-2.3.2/modules/ngx_slab_stat 
--with-stream 
--with-stream_ssl_module 
--with-http_ssl_module

3、统计Slab使用状态

nginx配置文件

[root@ceph-client ~]# grep -vE "#|^$" /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
worker_processes  2;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    lua_shared_dict dogs 10m;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location = /slab_stat {
        slab_stat;
    }
        
      location = /set {
          content_by_lua_block{
              local dogs = ngx.shared.dogs
          dogs:set("JIM",8)
          ngx.say("STORED")
           }
           }
        
        
       location = /get {
           content_by_lua_block{
               local dogs = ngx.shared.dogs
           ngx.say(dogs:get("JIM"))
        }
        }
        
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

5、查看服务状态

[root@ceph-client ~]# curl localhost:80/set
STORED
[root@ceph-client ~]# curl localhost:80/get
8
[root@ceph-client conf]# curl http://localhost:80/slab_stat
* shared memory: dogs
total:       10240(KB) free:       10168(KB) size:           4(KB)
pages:       10168(KB) start:00007F2DE5FFC000 end:00007F2DE69EC000
slot:           8(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:           0
slot:          16(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:           0
slot:          32(Bytes) total:         127 used:           1 reqs:           1 fails:           0
slot:          64(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:           0
slot:         128(Bytes) total:          32 used:           1 reqs:           1 fails:           0
slot:         256(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:           0
slot:         512(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:           0
slot:        1024(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:           0
slot:        2048(Bytes) total:           0 used:           0 reqs:           0 fails:

五、哈希表的max_size与bucket_size如何配置

1、Nginx容器

2、Nginx哈希表

1、nginx的哈希表和我们正常见得到hash表有什么不同？

从实现层面看：是相似的、哪里不同？应用场景不同:

仅仅应用于静态不变的内容、也就是在运行过程中这个hash表通常不会存在插入和删除的操作也就是说刚启动的时候已经确定hash表中一共有多少元素

3、哈希表配置

1、Max size的作用

Max size是最大的Bucket size、而不是实际上使用的的多少、Max size的作用限制了最大化的使用我们的内存

2、我们的哈希表为什么要向64节对齐了？

如果一个Bucket是59字节、如果是紧密排列在一起的、这样你取第一个字节取了两个元素、然后第二个元素就要取两次、为了这种取两次的的问题nginx在它的代码中自动的向上对齐了

3、配置Bucket size需要注意两个问题

所以我们在配置Bucket size需要注意两个问题

如果没有特殊需求建议配置不要超过64字节、避免一个元素取两次
如果你配置70字节、它就会给我们分配128字节

4、所有使用hash表的结构的模块都有哪些特点了？

他们对所有的变量使用了hash表

Nginx核心知识100讲学习笔记（陶辉）Nginx架构基础（三）

一、Nginx如何通过连接池处理网络请求

1、连接池

1、预分配的connections_n 个链接

2、仅当在一次read中，没有收到请求头，才会算成超时。

3、nginx返回给客户端的字节数，包括响应头和响应体

2、核心数据结构

二、内存池对性能的影响

1、允许精确调整每个连接内存分配connection_pool_size size

2、request_pool_size size

三、所有worker进程协同工作的关键：共享内存

1、Nginx进程间的通讯方式

2、自旋锁

3、共享内存：nginx那些模块使用到了共享内存：单链表

2、单链表模块

4、nginx那些模块使用到了共享内存：红黑树

3、Ngx_http_lua_api ：OpenResty共享内存代码示例

四、 用好共享内存的工具：Slab管理器

1、Slab内存管理

1、这样的数据结构会有内存的浪费、那么最多会浪费多少了？

2、应用场景：适合小对象

2、ngx_slab_stat模块安装

3、统计Slab使用状态

五、 哈希表的max_size与bucket_size如何配置

1、Nginx容器

2、Nginx哈希表

3、哈希表配置

1、Max size的作用

2、我们的哈希表为什么要向64节对齐了？

3、配置Bucket size需要注意两个问题

4、所有使用hash表的结构的模块都有哪些特点了？

4、【opencv入门】读取视频、读取摄像头

拉普拉斯平滑（Laplace Smoothing）

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