關於 Nginx 的一切：它是什麼、它如何運作以及為什麼網路巨頭使用它。

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在數位時代，速度和網路效率決定網路成敗，選擇合適的網路基礎設施至關重要。 Nginx是該領域的主要參與者之一，這款軟體的普及程度已經超越了其他傳統伺服器，目前為包括全球科技公司網站在內的大部分網路提供支援。

如果您想知道 Nginx 是什麼、它如何運作以及為什麼 Netflix、Google 和 Cloudflare 等巨頭選擇它，這裡有一個全面的指南，可幫助您了解它、分析它的優勢、學習它的功能以及知道何時使用它來最大限度地利用您的線上專案。

Nginx 是什麼？歷史與演變

Nginx（發音為「engine-ex」）是一款開源軟體，主要功能是作為Web伺服器，但也兼具反向代理、負載平衡器和郵件代理的功能。它的開發始於2002年，由Igor Sysoev發起，旨在解決所謂的C10K問題，即傳統Web伺服器難以管理數千個並發連線的問題。

Nginx的第一個版本於 2004 年發布，從那時起，它就成為了高流量網站和需要高效能和可擴展性的公司的首選解決方案，例如 Apple、Netflix、Cloudflare、Google、WordPress.com、Intel、Microsoft、Facebook、Twitter、LinkedIn、IBM 或 Salesforce。

它成功的關鍵在於其非同步和基於事件的架構，這使得它能夠同時處理大量連接，而不會引發過多的記憶體消耗或伺服器負載。

Nginx 的用途是什麼？主要用途

Nginx 最初是一款 Web 伺服器，但其高效性使其迅速擴展到現代基礎架構中其他高需求的應用領域。其主要功能包括：

• 網絡服務器： 極為快速且有效率地將靜態檔案（圖像、HTML、CSS、JS、影片等）直接提供給使用者的瀏覽器。
• 反向代理： 它接收來自使用者的請求，並將其轉發到一個或多個後端伺服器，這些伺服器可以是其他 Web 伺服器或應用程式（例如 Apache、Node.js 系統或容器化服務）。因此，它充當互聯網和內部基礎設施之間的中介。
• 負載平衡器： 將傳入流量分配到多個後端伺服器，提高可用性，實現水平擴展並避免瓶頸。
• 電子郵件代理： 它作為 IMAP、POP3 和 SMTP 協定的代理，提高郵件伺服器的安全性和效能。
• 快取增強器： 您可以儲存後端伺服器產生的內容並直接提供，從而減少基礎架構的負載並加快內容交付速度。
• 安全管理： 允許您設定不同的規則來過濾流量、阻止攻擊、限制連線或管理 SSL/TLS 憑證和 HTTPS 加密。

它能夠適應不同的場景，鞏固了其在內容分發和網路流量管理領域的全能地位，能夠應對簡單的應用程式和複雜的大規模業務環境。

技術架構：Nginx如何運作？

真正讓 Nginx 區別於 Apache 等其他傳統 Web 伺服器的是其內部架構。 Apache採用基於進程或執行緒的模型，每個請求都會開啟一個單獨的執行緒或進程（這種方式比較耗資源），而Nginx 則採用非同步的事件驅動架構。

這意味著什麼？Nginx 並非為每個請求創建一個單獨的進程，而是使用一個主進程來管理多個工作進程。由於非阻塞 I/O 技術和事件驅動編程，每個工作進程都能處理數千個並發連接。即使在高流量情況下，這也能降低記憶體和 CPU 的使用率。

基本操作：

• 使用者透過瀏覽器發出請求。
• Nginx 在其主進程中接收請求並將其指派給可用的工作進程。
• 工作程序根據配置處理請求：它可以直接提供內容，將其轉發到後端，快取它，或執行任何其他定義的操作。
• 一旦任務完成，Nginx 可以自動處理下一個要求，重複使用相同的流程。

這種方法使 Nginx 能夠以最小的資源消耗處理數萬個並發連接，使其特別適合現代網站、API、雲端服務和關鍵任務應用程式。

Nginx的技術特性及主要優勢

• 高效能和效率： 它能夠以低延遲處理大量請求。其架構避免了其他伺服器常見的瓶頸問題。
• 可擴展性： 它可以輕鬆適應流量高峰，透過增加單一伺服器上的資源或將負載分佈到多個伺服器上。
• 低資源消耗： 它需要更少的 RAM 和 CPU，從而促進經濟節約和能源效率。
• 跨平台兼容性： 適用於 GNU/Linux、BSD、Solaris、Mac OS X 和 Windows（在 Unix 環境中表現較好）。 了解其他類型的 Web 伺服器.
• 靈活配置： 它是透過簡單的文字檔案完成的，有利於自動化和自訂。
• 模塊化： 支援模組和擴充功能以添加身份驗證、壓縮和安全性等功能。
• 更新的協議： 它處理 HTTP、HTTP/2、HTTPS、WebSocket、郵件協定和 IPv6。為了更好地理解 HTTPS 中的加密工作原理，您可以查看 HTTPS 協定的工作原理.
• 進階快取： 包括代理快取和 fastcgi 緩存，以加快傳輸速度並減少後端負載。
• 安全性： 它提供 DDoS 防護、連線限制和 SSL/TLS 加密的進階設定。如需深入了解伺服器安全性，請參閱 SSL/TLS 協定.
• 智能平衡： 它使用循環、最少連接或 IP 雜湊等演算法來分配流量。
• 高效率管理靜態內容： 以最快的速度提供圖像和 CSS/JS 檔案。
• HTTPS/SSL支援： 包括對數位證書、SNI 和高級加密的支援。

比較：Nginx 與 Apache 和其他 Web 伺服器

Apache 和 Nginx 是 Web 伺服器的兩大支柱，但它們之間的差異是根據場景進行選擇的關鍵。

• 處理模型： Apache 每個請求都使用進程/線程，這在高流量情況下會增加功耗。而 Nginx 憑藉其基於事件的架構，在同時連接時效率更高。
• 靜態內容管理： Nginx 擅長快速且低功耗地提供靜態檔案服務。 Apache 雖然性能出色，但需要更多內存，並且延遲可能更高。
• .htaccess 和配置： Apache 允許使用 .htaccess 檔案依目錄修改配置，方便快速調整。 Nginx 不支援此功能；所有設定都在全域檔案中完成，這需要更多規劃。
• 易於使用和支持： Apache 對新手用戶更加友好，並且擁有廣泛的支援。 Nginx 雖然在進階環境中功能更強大，但複雜的配置需要更多的技術知識。
• 平衡和代理： 兩個系統都提供這些功能，但由於其架構，Nginx 可以更有效率、更自然地執行這些功能。
• 資源消耗： 在類似負載下，與 Apache 和其他伺服器（如 IIS 或 Lighttpd）相比，Nginx 通常消耗較少的 RAM 和 CPU。

Nginx 使用情形與流行度統計

Nginx 的成長速度驚人，在短短幾年內就已成為高流量網站最廣泛使用的伺服器。

根據研究：

• 全球訪問量最高的 40% 以上的網站都使用了 Nginx；在訪問量最大的 10.000 個網站上，這一比例甚至超過了 60%。
• Apple、Netflix、Cloudflare、WordPress.com、Facebook、T-Mobile、GitLab、Salesforce 和 NASA 等公司都信賴 Nginx 每天向數百萬用戶提供內容。
• 雖然 Apache 的受歡迎程度隨著流量的增加而下降，但 Nginx 在高需求、資源密集場景中仍然表現出色。

它的成功在於能夠有效地管理數千個請求，並且能夠適應不同的環境。

典型的 Nginx 用例

雖然它可以安裝在不同的伺服器上，但特別建議在以下情況下使用：

• 提供靜態內容： 非常適合提供大量不需要動態處理的圖像、影片或檔案的網站。
• 反向代理和負載平衡： 在處理分佈在多個後端的大量流量的基礎設施中非常有用。
• 高併發、高擴展性： 對於處理高峰訪客數量、國際流量或快速成長的專案至關重要。
• 高級安全性： 當您想要隱藏內部基礎架構、阻止攻擊或管理複雜的 SSL 憑證。
• 與 Apache 整合： 許多人將 Apache 作為應用伺服器，將 Nginx 作為代理結合起來，以獲得兩全其美的效果。
• 郵件伺服器： Nginx可以有效率地代理IMAP、POP3和SMTP協定。

Nginx 的缺點和注意事項

儘管它有許多優點，但仍有一些方面需要考慮：

• 學習曲線： 配置進階功能需要技術知識；不支援 .htaccess，因此變更會影響整個伺服器。
• 與動態內容的整合較少： 雖然現在使用 PHP-FPM 已經非常高效，但它的整合並不像在 Apache 中那麼簡單。
• 不支援.htaccess： 所有設定都必須在全域設定檔中進行，這使得快速修改目錄變得困難。
• 重新編譯依賴項： 有些模組仍然需要重新編譯 Nginx，這會增加自訂安裝的複雜性。

Nginx Plus：商業版本

除了開源版本之外，Nginx 還提供 Nginx Plus，其中包含額外的企業導向的功能：

• 進階監控和整合儀表板。
• 優先技術支援和業務更新。
• 改進了負載平衡。
• 主動健康監測和會話管理。
• 與監控和自動化工具整合。

對於大多數專案而言，免費版本可能就足夠了，儘管Nginx Plus 的目標用戶是大型公司或需要專業支援和額外功能的用戶。

如何知道一個網站是否使用了 Nginx？

若要確定某個網站是否正在使用 Nginx，您可以檢查瀏覽器的開發人員工具中或透過第三方服務檢查 HTTP 標頭。

• 在瀏覽器中開啟網站，造訪工具，然後檢查「伺服器」標頭。如果顯示“nginx”，則可能正在使用中。
• 請注意，有些網站使用代理隱藏此訊息，在這種情況下，標題將顯示中介。
• 您也可以使用 GTMetrix 或 Pingdom 等平台來分析標題。

模組和擴充：擴充 Nginx 的可能性

Nginx 功能透過附加模組增強，讓您：

• 身份驗證、壓縮和攻擊保護。
• 串流檔案和影片。
• 與先進的監控和日誌系統整合。
• HTTP/2、WebSockets 和現代壓縮協定等新技術。

Nginx設定與管理

它基於編輯純文字檔案（例如 nginx.conf），採用清晰且層級分明的語法。雖然需要一定的經驗，但這種方法有利於自動化和版本控制。

一些考慮：

• 配置更新通常需要重新載入或重新啟動，如果操作正確則不會中斷。
• 文件和社群非常豐富，可以輕鬆解決問題。
• 它與 Ansible、Docker 和 Kubernetes 等工具相容。

安裝 Nginx 的系統和相容性

它在 Unix 或 Linux 環境下表現最佳。它可以安裝在虛擬伺服器、容器或雲端，而且大多數主機供應商都支援輕鬆部署。

何時使用 Nginx？它總是最佳選擇嗎？

在效率和高流量管理至關重要的場景下，Nginx 表現出色。但是，如果需要與依賴 .htaccess 的應用程式快速集成，或者需要在傳統環境中進行簡單的管理，Apache 可能更合適。

許多專案將兩者結合起來，使用 Nginx 作為反向代理，使用 Apache 作為動態應用程序，充分利用各自的優勢。

Nginx 憑藉其高效的事件驅動架構、低功耗和靈活性，一直是高效能網站和企業環境的首選。掌握它的配置並了解其優勢，可以讓一個緩慢、問題重重的網站轉變為一個靈活、健壯、可無限增長的平台。