前言 大家好，我是老馬。很高興遇到你。 作為一個 java 開發者，工作中一直在使用 nginx。卻發現一直停留在使用層面，無法深入理解。 有一天我在想，為什麼不能有一個 java 版本的 nginx 呢？ 一者是理解 nginx 的設計靈魂，再者 java 開發者用 java 語言的伺服器不是更加 ...
前言
大家好，我是老馬。很高興遇到你。
作為一個 java 開發者，工作中一直在使用 nginx。卻發現一直停留在使用層面，無法深入理解。
有一天我在想，為什麼不能有一個 java 版本的 nginx 呢？
一者是理解 nginx 的設計靈魂，再者 java 開發者用 java 語言的伺服器不是更加自然嗎。
於是動手開始寫一個簡單版本的 nginx
tomcat
如果你想知道 servlet 如何處理的，可以參考我的另一個項目：
手寫從零實現簡易版 tomcat minicat
手寫 nginx 系列
如果你對 nginx 原理感興趣，可以閱讀：
從零手寫實現 nginx-01-為什麼不能有 java 版本的 nginx?
從零手寫實現 nginx-03-nginx 基於 Netty 實現
從零手寫實現 nginx-04-基於 netty http 出入參優化處理
從零手寫實現 nginx-05-MIME類型（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互聯網郵件擴展類型）
從零手寫實現 nginx-12-keep-alive 連接復用
從零手寫實現 nginx-13-nginx.conf 配置文件介紹
從零手寫實現 nginx-14-nginx.conf 和 hocon 格式有關係嗎？
從零手寫實現 nginx-15-nginx.conf 如何通過 java 解析處理？
從零手寫實現 nginx-16-nginx 支持配置多個 server
nginx 能力
為了實現一個 nginx，我們首先看一下 nginx 有哪些核心能力。
基本的HTTP伺服器功能
-
提供靜態和索引文件，自動索引；開啟文件描述符緩存；
-
具有緩存的加速反向代理；負載均衡和容錯處理；
-
具有緩存的加速支持，支持FastCGI、uwsgi、SCGI和memcached伺服器；負載均衡和容錯處理；
-
模塊化架構。過濾器包括gzip壓縮、位元組範圍、分塊響應、XSLT、SSI和圖像轉換過濾器。如果SSI在單個頁面中由代理或FastCGI/uwsgi/SCGI伺服器處理，則可以並行處理多個
SSI包含； -
SSL和TLS SNI支持；
-
支持具有加權和基於依賴的優先順序的HTTP/2；
-
支持HTTP/3。
其他HTTP伺服器功能
-
基於名稱和IP的虛擬伺服器；
-
支持保持連接和流水線連接；
-
訪問日誌格式，緩衝日誌寫入，快速日誌輪轉和syslog日誌記錄；
-
3xx-5xx錯誤代碼重定向；
-
重寫模塊：使用正則表達式改變URI；
-
根據客戶端地址執行不同的功能；
-
基於客戶端IP地址的訪問控制，通過密碼（HTTP基本身份驗證）和子請求結果進行訪問控制；
-
HTTP引用者驗證；
-
PUT、DELETE、MKCOL、COPY和MOVE方法；
-
FLV和MP4流式傳輸；
-
響應速率限制；
-
限制來自單個地址的同時連接數或請求數量；
-
基於IP的地理位置；
-
A/B測試；
-
請求鏡像；
-
嵌入式Perl；
-
njs腳本語言。
nginx 的特點
Nginx是一個高性能的HTTP和反向代理伺服器，它以其高穩定性、低資源消耗和豐富的功能而廣受歡迎。
它支持多種功能，包括靜態文件服務、反向代理、負載均衡、緩存、SSL終端、WebSockets、FastCGI、uWSGI、郵件代理等。
-
高性能：Nginx使用事件驅動和非同步非阻塞的處理方式，能夠支持數以萬計的併發連接。
-
高穩定性：Nginx的穩定性非常高，通常不需要重啟，即使在高負載下也能保持穩定運行。
-
模塊化設計：Nginx具有模塊化的設計，可以容易地擴展新功能。
-
配置簡單：Nginx的配置文件簡潔明瞭，易於理解和配置。
-
跨平臺：Nginx支持多種操作系統，包括Linux、Unix、BSD系列、Mac OS X和Windows。
-
功能豐富：除了基本的HTTP服務，Nginx還支持SSL、WebSocket、FastCGI等多種高級功能。
實現思路
實現一個類似Nginx的Web伺服器是一個複雜但有趣的項目。
Nginx是一個高性能的HTTP和反向代理伺服器，它以其高穩定性和低資源消耗而聞名。
以下是使用Java實現一個基礎Web伺服器的整體實現思路和設計思路：
1. 需求分析
- 功能需求：確定伺服器需要支持的功能，如HTTP請求處理、靜態文件服務、反向代理等。
- 性能需求：確定性能目標，比如併發連接數、請求處理速度等。
- 安全性需求：考慮加密傳輸、認證授權等安全措施。
2. 技術選型
- 編程語言：Java，因為它具有良好的跨平臺性、成熟的網路編程庫和強大的社區支持。
- 網路庫：使用Java的
java.net包或第三方庫如Netty來處理網路通信。 - 併發模型：Java的多線程模型、NIO（非阻塞I/O）或AIO（非同步I/O）。
3. 架構設計
- 模塊化：將伺服器設計為模塊化的架構，便於擴展和維護。
- 分層設計：將系統分為網路層、處理層和應用層。
- 網路層：負責接收客戶端請求和發送響應。
- 處理層：解析HTTP請求，路由到相應的處理器。
- 應用層：實現具體的業務邏輯，如靜態文件服務、反向代理等。
4. 核心組件設計
- 伺服器Socket：創建一個監聽Socket，用於接收客戶端的連接請求。
- 連接處理：使用線程池或事件驅動模型來處理併發連接。
- 請求解析器：解析HTTP請求，提取必要的信息如URL、方法、頭信息等。
- 路由分發器：根據請求的URL和配置的路由規則，將請求分發到不同的處理器。
- 處理器：實現具體的業務邏輯，如文件服務、代理服務等。
- 響應生成器：根據處理結果生成HTTP響應。
5. 配置管理
- 配置文件：設計配置文件格式，用於定義路由規則、伺服器設置等。
- 配置載入：實現配置文件的解析和載入邏輯。
6. 日誌和監控
- 日誌系統：記錄伺服器運行的日誌，包括請求日誌、錯誤日誌等。
- 性能監控：監控伺服器的性能指標，如CPU使用率、記憶體使用、請求處理時間等。
7. 安全性
- 傳輸加密：支持HTTPS，使用SSL/TLS加密傳輸。
- 認證授權：實現基本的認證和授權機制。
8. 測試
- 單元測試：對各個模塊進行單元測試。
- 集成測試：測試模塊間的交互是否符合預期。
- 性能測試：測試伺服器在高併發下的表現。
9. 文檔和維護
- 開發文檔：編寫詳細的開發文檔，包括設計說明、配置說明等。
- 用戶文檔：為最終用戶提供使用指南和API文檔。
- 維護計劃：制定伺服器的維護和升級計劃。
10. 擴展性考慮
- 插件系統：設計可擴展的插件系統，允許第三方開發者擴展功能。
- 模塊化架構：確保系統架構支持模塊化，便於未來的功能擴展。
小結
手寫 nginx 我們可以得到什麼？
-
深入理解HTTP協議：通過實現一個Web伺服器，可以深入理解HTTP協議的工作原理和細節。
-
網路編程技能：手寫Nginx可以提高網路編程的能力，學習如何處理TCP/IP連接、數據傳輸等。
-
併發和多線程編程：實現一個高性能的伺服器需要處理併發連接，這將加深對多線程和併發編程的理解。
-
系統設計能力：設計一個類似Nginx的伺服器可以鍛煉系統設計的能力，包括架構設計、模塊劃分等。
-
性能優化技巧：為了實現高性能，需要學習並應用各種性能優化技巧，如記憶體管理、I/O優化等。
-
開源文化和社區參與：通過閱讀和分析Nginx的源碼，可以學習開源項目的運作方式，並可能參與到開源社區中。
-
問題解決能力：在實現過程中會遇到各種技術難題，解決這些問題可以提高問題解決能力。
-
編程語言的深入使用：如果是用Java或其他特定語言實現，可以深入學習和使用該語言的特性和庫。
-
項目管理經驗：從頭開始一個項目，需要進行項目管理，包括需求分析、設計、編碼、測試和維護等。
-
創新和創造力：在實現過程中，可能會有新的想法和創新點，這可以鍛煉創新和創造力。
