NGINX

Nginx (engine x — по-русски произносится как энджи́нкс или э́нжин-и́кс) — веб-сервер и почтовый прокси-сервер, работающий на Unix-подобных операционных системах (тестировалась сборка и работа на FreeBSD, OpenBSD, Linux, Solaris, macOS, AIX и HP-UX). Начиная с версии 0.7.52 появилась экспериментальная бинарная сборка под Microsoft Windows. В nginx рабочие процессы обслуживают одновременно множество соединений, мультиплексируя их вызовами операционной системы select, epoll (Linux) и kqueue (FreeBSD). Рабочие процессы выполняют цикл обработки событий от дескрипторов (см. Событийно-ориентированное программирование). Полученные от клиента данные разбираются с помощью конечного автомата. Разобранный запрос последовательно обрабатывается цепочкой модулей, задаваемой конфигурацией. Ответ клиенту формируется в буферах, которые хранят данные либо в памяти, либо указывают на отрезок файла. Буфера объединяются в цепочки, определяющие последовательность, в которой данные будут переданы клиенту. Если операционная система поддерживает эффективные операции ввода-вывода, такие, как writev и sendfile, то nginx применяет их по возможности.

Алгоритм работы HTTP-сервера выглядит следующим образом:

получить очередной дескриптор из kevent(2); прочитать данные из файла и записать в socket, используя либо write(2)/read(2), например, так while (

  (
     cnt = read
     (
        read_file_descriptor,
        buffer,
        block_size
     ),
     write
     (
        socket_file_descriptor,
        buffer,
        count
     ) == cnt
  )

)

  byte_count += count;

либо используя системный вызов sendfile(2), выполняющий те же действия, что приведённый выше код, но в пространстве ядра; перейти к шагу 1. Конфигурация HTTP-сервера nginx разделяется на виртуальные серверы (директива «server»). Виртуальные серверы разделяются на location’ы («location»). Для виртуального сервера возможно задать адреса и порты, на которых будут приниматься соединения, а также имена, которые могут включать «*» для обозначения произвольной последовательности в первой и последней части, либо задаваться регулярным выражением.

location’ы могут задаваться точным URI, частью URI либо регулярным выражением. location’ы могут быть сконфигурированы для обслуживания запросов из статического файла, проксирования на fastcgi/memcached сервер.

Для эффективного управления памятью nginx использует пулы. Пул — это последовательность предварительно выделенных блоков динамической памяти. Длина блока варьируется от 1 до 16 килобайт. Изначально под пул выделяется только один блок. Блок разделяется на занятую область и незанятую. Выделение мелких объектов выполняется путём продвижения указателя на незанятую область с учётом выравнивания. Если незанятой области во всех блоках не хватает для выделения нового объекта, то выделяется новый блок. Если размер выделяемого объекта превышает значение константы NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL либо длину блока, то он полностью выделяется из кучи.

Таким образом, мелкие объекты выделяются очень быстро и имеют накладные расходы только на выравнивание.

nginx содержит модуль географической классификации клиентов по IP-адресу. В его основу входит база данных соответствия IP-адресов географическому региону, представленная в виде radix tree (сжатое префиксное дерево или сжатый лес) в оперативной памяти. nginx предварительно распределяет первые несколько уровней дерева таким образом, чтобы они занимали ровно 1 страницу памяти. Это гарантирует, что при поиске IP-адреса для первых нескольких узлов при трансляции адреса всегда найдётся запись в TLB.