O que é o Nginx

Ele é um servidor web de código aberto, de alto desempenho e que conta com suporte a proxy reverso, sistema de cache e load balancer. Ele foi criado por Igor Sysoev por volta de 2004 para resolver o problema conhecido como C10K.

O problema

Parte dos servidores web utiliza o modelo de uma conexão por thread ou processo. Ao fazer dessa forma, quando a ação Y é gerada, ela esperará até uma ação X, criada antes, ser finalizada. Durante todo o tempo, essa ação Y ficará bloqueada, esperando ser liberada.

Como o Nginx o resolveu

O Nginx funciona como uma simultaneous exhibition. Ele utiliza, normalmente, um processo mestre para cada núcleo do processador. Esse processo é responsável por ouvir os eventos e atender a todas as requisições de forma simultânea.

Diferente de outros servidores web, o Nginx não espera a ação ser realizada para prosseguir com as outras ações.

simultaneous exhibition (grandmaster)

Isso acontece porque o NGINX utiliza estratégias de I/O (Input/Output) não-bloqueantes disponibilizadas pelo sistema, que podem variar de acordo com o sistema operacional. Algumas delas são: /dev/poll, epoll, kqueue para FreeBSD ou poll para Windows e outras.

Como o Nginx funciona

Arquitetura do Processo do Nginx

• O processo mestre executa as operações privilegiadas como configuração de leitura e vinculação de portas e então cria um pequeno número de processos filhos (os próximos três tipos).

• O processo do cache loader é executado na inicialização para carregar o cache baseado em disco na memória e, em seguida, é encerrado. Ele é planejado de forma moderada, portanto, suas demandas de recursos são baixas.

• O processo do gerenciador de cache é executado periodicamente e remove entradas dos caches de disco para mantê-las dentro dos tamanhos configurados.

• Os services workers fazem todo o trabalho. Eles lidam com conexões de rede, lêem e gravam conteúdo em disco e se comunicam com serviços upstream/proxy e interfaces CGI (PHP, Node, Python, Go etc).

Processo de Trabalho

• Realiza as estratégias I/O não bloqueante para a comunicação com os serviços upstream/proxy e interfaces CGI.

• Integra o servidor web com as aplicações, utilizando as interfaces FastCGI, WSGI, SCGI; o gateway memcached, os streams, as sub-requisições e o protocolo TCP.

• Lê os conteúdos estáticos (imagens, css, js etc); lê, cria e atualiza os caches dos arquivos ou as respostas da aplicação.

• Grava os logs de acesso e erro de acordo com a configuração do Nginx.

Vale lembrar que — nativamente — a escrita de arquivo funciona de forma síncrona. O arquivo é criado e bloqueado para novos acessos até ser liberado pelo sistema. A partir do NGINX 1.9.13, tornou-se possível configurar a escrita de arquivos temporários de forma assíncrona com o aio_write.

Ciclo de vida de uma requisição no NGINX

• Recebe a requisição e descriptografa as informações caso ela esteja utilizando HTTPS.

• Identifica a configuração das diretivas em bloco server (Servidor Virtual) e location, que é carregada conforme URI da requisição.

• Aplica limites (Rate Limit) para requisição (opcional).

• Executa autenticação interna e/ou externa como HTTP Basic Authentication. A autenticação pode ser feita com módulos nativos ou de de terceiros (opcional).

• Acessa a aplicação através de interfaces de comunicação ou serviços upstreams para obter a resposta que será retornada para o cliente.

• Realiza verificações da saúde da aplicação (se ela está ativa), controle de requisições simultâneas, load balancer, resposta de cache etc.

• Recebe a resposta da aplicação, filtra-a utilizando compressores como gzip, brotli ou optimiza-a com filtros (por exemplo, em imagens) etc. É possível usar módulos nativos ou de terceiros para realizar o filtro (opcional).

• Registra o log de acesso e o de sessão.

• Retorna a resposta filtrada para o cliente.

Instalação

Vamos mostrar como instalar nos sistemas operacionais mais conhecidos. Posteriormente, veremos como compilar o código fonte. Este passo é importante para configuração dos módulos de terceiro (será estudado em outra parte da série).

Linux

No exemplo, o processo de instalação será mostrado com os sitemas Ubuntu, Alpine e CentOs. Posteriormente, como compilar o código no Ubuntu.

Ubuntu

# Adiciona suporte à instalação da versão mais recente
echo "deb https://nginx.org/packages/ubuntu/ $(lsb_release -cs) nginx" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list
# Adiciona chave de assinatura
curl -sSLo- https://nginx.org/keys/nginx_signing.key | sudo apt-key add
# Instala o Nginx
sudo apt update; sudo apt install -y nginx

Alpine

sudo apk add nginx

CentOS

sudo yum install epel-release
sudo yum install nginx

Mac

1. É necessário utilizar o Homebrew, que permitirá a instalação de pacotes que o Mac não fornece. Para instalá-lo, utilize o código abaixo:

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

2. Instale o Nginx:

brew install nginx

Windows

1. Acesse a página http://nginx.org/en/download.html
2. Escolha a versão que você deseja baixar (recomendo a stable)
3. Após baixá-la, extraia o arquivo zip e mova a pasta extraída para *C:*
4. Inicie o executável nginx.exe para iniciar o serviço do servidor web.

Dica: para encerrar o Nginx, abra o prompt de comando e execute o comando tasklist /fi "imagename eq nginx.exe".

Estrutura de arquivos

Após baixar e instalar o Nginx, é criada uma pasta com todos os arquivos de configuração.

O local de instalação e a estrutura de arquivos podem variar conforme o método de instalação e o sistema operacional. Para esta postagem, utilizei o Nginx instalado via apt no Ubuntu 20.04.

Ao acessar o local de instalação (/etc/nginx), veremos uma estrutura parecida com esta:

tree /etc/nginx

/etc/nginx
├── conf.d
├── fastcgi.conf
├── fastcgi_params
├── mime.types
├── modules-available
├── modules-enabled
├── nginx.conf
├── proxy_params
├── sites-available
│   ├── default
├── sites-enabled
│   ├── default -> /etc/nginx/sites-available/default
├── snippets
│   ├── fastcgi-php.conf

Vamos descobrir para que serve cada um dos arquivos/pastas:

Sabendo disso, vamos continuar.

Configurando

Nesta etapa, configuraremos o Nginx para servir o WordPress e com o NodeJS (ExpressJS). Portanto, presume-se que você os conheças e os tenha instalados em seu sistema.

Removeremos os arquivos de configuração padrão. Ele não será necessário.

sudo rm /etc/nginx/sites-available/default
sudo rm /etc/nginx/sites-enabled/default

PHP 8.x (WordPress)

Vamos criar um arquivo de configuração específico para esse site; dessa forma, deixaremos os arquivos mais organizados.

# Cria o arquivo de configuração
sudo touch /etc/nginx/sites-available/php.valdeir.dev.conf

# Habilita o servidor virtual
sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/php.valdeir.dev.conf /etc/nginx/sites-enabled/php.valdeir.dev.conf

Agora, vamos escrever nossas regras. No arquivo /etc/nginx/sites-available/node.valdeir.dev, utilize o código abaixo.

A explicação está no arquivo para facilitar o entendimento

Reinicie o Nginx para ele carregar as novas configurações.

sudo nginx -s reload

NodeJS

Para começar, vamos criar um arquivo de configuração e um link simbólico para ele.

# Cria o arquivo de configuração
sudo touch /etc/nginx/sites-available/node.conf

# Habilita o servidor virtual
sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/node.conf /etc/nginx/sites-enabled/node.conf

Agora, escreveremos nossas regras. No arquivo /etc/nginx/sites-available/node, utilize o código abaixo.

A explicação está no arquivo para facilitar o entendimento

Para criação do servidor, utilizaremos a API Http do NodeJS, que retornará um "Olá, mundo".

Reinicie o Nginx para ele carregar as novas configurações.

sudo nginx -s reload

Feito isso, basta iniciar o servidor com o node node server.js

Finalizado

É isso, finalizamos a primeira parte. Aprendemos o que é o Nginx, como ele funciona e como configurar uma aplicação com ele.

Nas próximas partes, falaremos sobre os módulos e como usá-los para obter mais segurança e melhor performance no site. Ademais, falaremos sobre métricas e análise de logs.