推荐我的新书《深入理解Nginx:模块开发与架构解析》

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前言

为什么要写这本书

当我试图在产品的关键位置设计一个高性能Web服务器时，我选择使用成熟的Nginx。选择它的理由为：首先，它对服务器性能上的挖掘已经达到了很高水平，它能尽量使不同的硬件（包括网卡、硬盘、不同的CPU核心）并发运行，同时软件中又没有阻塞进程使之睡眠的代码，从性能上来说，它可以挑战任何服务器。其次，完全基于事件驱动的服务器开发效率往往很不理想，它们要处理的事件过于底层化、细节化，这使得各功能模块无法聚焦于业务，最终产品的功能都较为单一，不会有丰富的可选功能。但Nginx却不然，由于它在软件架构上具有优秀的设计，使得Nginx完全由许多简单的模块构成，各模块（特别是HTTP模块）不用介入底层细节，在尽享分阶段、无阻塞的事件驱动架构下，可以专注于业务功能的实现，这样最终为Nginx带来了大量的官方、第三方的功能模块，使得功能同样强大的Nginx在产品核心位置上足以担当重任，经受住海量请求的考验。

当Nginx已有模块提供的功能不能完全实现我的所有业务需求时，我可以在Nginx的后端再搭建一个实现了缺失功能的非Nginx服务器，将Nginx无法实现的请求反向代理到这台服务器上处理。但这样也有一定的弊端，首先增大了处理请求的开销，其次后端服务器的设计仍然制约着总体性能（它依然需要解决Nginx解决过的无阻塞问题，那样才能像Nginx一样高效），这样做仅适用于对性能要求不高的场景。唯有开发一个实现了所需功能的自定义Nginx模块嵌入到Nginx代码中，才能让自己的业务像Nginx一样充分挖掘服务器的硬件资源，及时地响应百万级别的并发TCP连接。

当我在开发Nginx模块之前，试图在市面上找到一本关于Nginx模块开发的书籍（无论是中文还是英文）时却一无所获。我只能找到如何使用Nginx及其已有模块的书籍。为了开发Nginx模块，我只能通过阅读Nginx极度缺少注释的源代码，并分析各种官方Nginx模块来逐步还原其设计思想，反复尝试、验证着怎样的模块能够使用Nginx的基础架构，和丰富的跨平台工具方法，同时符合Nginx设计思想，使Nginx拥有媲美Linux内核的一流效率。这个过程耗费了我很多的精力，因此，我希望今后的Nginx使用者、开发者在遇到同样的问题时，不至于还要很痛苦地阅读源代码来找到模块开发方法，而是简单地按照章节查阅本书，就可以快速找到怎样简单、高效地开发Nginx模块，把精力放在业务的实现上。这是我写这本书的第一个目的。

当我们产品中运行的Nginx出现了问题时，往往是通过找到错误的配置项、使用方式来解决的，这样也的确能够修复大部分问题。但是更深层次的问题，或者是使用场景比较偏僻，抑或是Nginx自身代码考虑得不够全面时，这些问题往往只能由那些花费大量精力研究Nginx源代码的工程师来解决。我写作本书的第二个目的是希望通过透彻地解析Nginx架构，帮助读者深入理解Nginx，既能够正确地使用它，也能在它出现任何问题时找到根本原因，进而用最合适的方法修复或者回避问题。

Nginx是一个优秀的事件驱动框架，虽然它在HTTP的处理上非常出色，但它绝不仅仅用于Web服务器。Nginx非常适合开发在传输层以TCP对外提供服务的服务器程序。基于Nginx框架开发程序有5个优势：

1）Nginx将网络、磁盘及定时器等异步事件的驱动都做了非常好的封装，基于它开发将可以忽略这些事件处理的细节。

2）Nginx封装了许多平台无关的接口、容器，适用于跨平台开发。

3）优秀的模块化设计，使得开发者可以轻易地复用各种已有的模块，其中既包括基本的读取配置、记录日志等模块，也包括处理请求的诸如HTTP、mail等高级功能模块。

4）Nginx是作为服务器来设计其框架的，因此，它在服务器进程的管理上相当出色，基于它开发服务器程序可以轻松地实现程序的动态升级，子进程的监控、管理，配置项的动态修改生效等。

5）Nginx充分考虑到各操作系统所擅长的“绝活”，能够使用特殊的系统调用更高效地完成任务时，绝不会去使用低效的通用接口。尤其对于Linux操作系统，Nginx不遗余力地做了大量优化。

当我们期望编写一款能够以低负载处理高并发请求并且主要处理基于TCP的服务器程序时，推荐选择Nginx，它可能会带给我们意外的惊喜。这本书的第三部分，将通过分析Nginx的内部架构，帮助读者了解怎样基于Nginx开发高效的TCP服务器程序：通过开发一种新的模块类型，实现一种新的功能框架来提供极佳的扩展性，使得功能子模块仅关注于业务的开发，忽视底层事件的处理。这是我写作本书的第三个目的。

除了这3个主要目的外，我还希望通过这本书向大家展示Nginx在服务器开发上的许多巧妙设计，它们或在抽象设计上精妙，或通过操作系统精确、节省地使用硬件资源，这些细节之处的设计都体现了Igor Sysoev的不凡功底。即使我们完全不使用Nginx，学习这些技巧也将有助于我们服务器编程水平的提升。

读者对象

本书适合以下读者阅读。

对Nginx及如何将它搭建成一个高性能的Web服务器感兴趣的读者。

希望通过开发特定的HTTP模块实现高性能Web服务器的读者。

希望了解Nginx的架构设计，学习怎样充分使用服务器上的硬件资源的读者。

了解如何快速定位、修复Nginx中深层次Bug的读者。

希望利用Nginx提供的框架，设计出任何基于TCP的、无阻塞的、易于扩展的服务器的读者。

.背景知识

如果仅希望了解怎样使用已有的Nginx功能搭建服务器，那么阅读本书不需要什么先决条件。但如果希望通过阅读本书的第二、第三部分，来学习Nginx的模块开发和架构设计技巧，则必须了解C语言的基本语法。在阅读本书第三部分时，需要读者对TCP有一个基本的了解，同时对Linux操作系统也应该有简单的了解。

如何阅读本书

我很希望将本书写成一本“step by step”式（循序渐进式）的书籍，因为这样最能节省读者的时间，然而，由于3个主要写作目的想解决的问题都不是那么简单，所以这本书只能做一个折中的处理。

在第一部分的前两章中，将只探讨如何使用Nginx这一问题。阅读这一部分的读者不需要了解C语言，就可以学习如何部署Nginx，学习如何向其中添加各种官方、第三方的功能模块，如何通过修改配置文件来更改Nginx及各模块的功能，如何修改Linux操作系统上的参数来优化服务器性能，最终向用户提供企业级的Web服务器。这一部分介绍配置项的方式，更偏重于带领对Nginx还比较陌生的读者熟悉它，通过了解几个基本Nginx模块的配置修改方式，进而使读者可以通过查询官网、第三方网站来了解如何使用所有Nginx模块的用法。

在第二部分的第3章～第7章中，都是以例子来介绍HTTP模块的开发方式的，这里有些接近于“step by step”的学习方式，我在写作这一部分时，会通过循序渐进的方式使读者能够快速上手，同时会穿插着介绍其常见用法的基本原理。

在第三部分，将开始介绍Nginx的完整框架，阅读到这里时将会了解第二部分中HTTP模块为何以此种方式开发，同时将可以轻易地开发出Nginx模块。这一部分并不仅仅满足于阐述Nginx架构，而是会探讨其为何如此设计，只有这样才能抛开HTTP框架、邮件代理框架，实现一种新的业务框架、一种新的模块类型。

对于Nginx的使用还不熟悉的读者应当从第1章开始学习，前两章将帮助你快速了解Nginx。

使用过Nginx，但对如何开发Nginx的HTTP模块不太了解的读者可以直接从第3章开始学习，在这一章阅读完后，即可编写一个功能大致完整的HTTP模块。然而，编写企业级的模块必须阅读完第4章才能做到，这一章将会介绍编写产品线上服务器程序时必备的3个手段。第5章举例说明了两种编写复杂HTTP模块的方式，在第三部分会对这两种方式有进一步的说明。第6章介绍一种特殊的HTTP模块—HTTP过滤模块的编写方法。第7章探讨基础容器的用法，这同样是复杂模块的必备工具。

如果读者对于普通HTTP模块的编写已经很熟悉，想深入地实现更为复杂的HTTP模块，或者想了解邮件代理服务器的设计与实现，或者希望编写一种新的处理其他协议的模块，或者仅仅想了解Nginx的架构设计，都可以直接从第8章开始学习，这一章会从整体上系统介绍Nginx的模块式设计。第9章的事件框架是Nginx处理TCP的基础，这一章无法跳过。阅读第8、第9章时可能会遇到许多第7章介绍过的容器，这时可以回到第7章查询其用法和意义。第10章～第12章介绍HTTP框架，通过这3章的学习会对HTTP模块的开发有深入的了解，同时可以学习HTTP框架的优秀设计。第13章简单地介绍了邮件代理服务器的设计，它近似于简化版的HTTP框架。第14章介绍了进程间同步的工具。

为了不让读者陷入代码的“汪洋大海”中，在本书中大量使用了图表，这样可以使读者快速、大体地了解流程和原理。关键地方会直接给出代码，并添加注释加以说明。希望这种方式能够帮助读者减少阅读花费的时间，更快、更好地把握Nginx，同时深入到细节中。

在本书开始写作时，由于Nginx的最新稳定版本是1.0.14，所以本书是基于此版本来编写的。截止到本书编写完成时，Nginx的稳定版本已经上升到了1.2.4。但这不会对本书的阅读造成困扰，因为本书主要是在介绍Nginx的基本框架代码，以及怎样使用这些框架代码开发新的Nginx模块，而不是介绍Nginx的某些功能。在这些基本框架代码中，Nginx一般不会做任何改变，否则已有的大量Nginx模块将无法工作，这种损失也是不可承受的。而且，Nginx框架为具体的功能模块提供了足够的灵活性，修改功能时很少需要修改框架代码。

Nginx是跨平台的服务器，然而这本书将只针对最常见的Linux操作系统进行分析，这样做一方面是篇幅所限，另一方面则是本书的写作目的主要在于告诉读者如何基于Nginx编写代码，而不是怎样在一个具体的操作系统上修改配置来使用Nginx。因此，即使本书以Linux系统为代表讲述Nginx，也不会影响使用其他操作系统的读者阅读，因为操作系统的差别对阅读本书的影响实在是非常小。

勘误和支持

由于作者的水平有限，加之编写的时间也很仓促，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请读者批评指正。为此，我特意创建了一个在线支持与应急方案的二级站点：。读者可以将书中的错误发布在Bug勘误表页面中，同时如果你遇到任何问题，也可以访问Q&A页面，我将尽量在线上为读者提供最满意的解答。书中的全部源文件都将发布在这个网站上，我也会将相应的功能更新及时发布出来。如果你有更多的宝贵意见，也欢迎你发送邮件至我的邮箱russelltao@，期待能够听到读者的真挚反馈。

致谢

我首先要感谢Igor Sysoev，他在Nginx设计上展现的功力令人折服，正是他的工作成果才让本书的诞生有了意义。

lisa是机械工业出版社华章公司的优秀编辑，非常值得信任。在这半年的写作过程中，她花费了很多时间、精力来阅读我的书稿，指出了许多文字和格式上的错误，她提出的建议大大提高了本书的可读性。

在这半年时间内，一边工作一边写作给我带来了很大的压力，所以我要感谢我的父母在生活上对我无微不至的照顾，使我可以全力投入到写作中。繁忙的工作之余，写作又占用了休息时间的绝大部分，感谢我的太太对我的体谅和鼓励，让我始终以高昂的斗志投入到本书的写作中。

感谢我工作中的同事们，正是在与他们一起工作的日子里，我才不断地对技术有新的感悟；正是那些充满激情的岁月，才使得我越来越热爱服务器技术的开发。

谨以此书，献给我最亲爱的家人，以及众多热爱Nginx的朋友。

陶辉