Nginx là gì? Kiến thức tổng quan về Nginx web server

Trong lĩnh vực lập trình web, Nginx nổi tiếng là một trong những web server mạnh mẽ nhất. Với hiệu suất và độ ổn định cao, Nginx đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong ngành công nghệ thông tin, giúp tối ưu hóa hoạt động của các hệ thống web và ứng dụng trực tuyến. Vậy Nginx là gì? Cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết này nhé.

 

Nginx là gì?

Nginx là một máy chủ web mã nguồn mở mạnh mẽ, được thiết kế với kiến trúc đơn luồng và hướng sự kiện, vượt trội về hiệu suất so với Apache server. Không chỉ tối ưu hoá hoạt động của máy chủ web, Nginx còn cung cấp các tính năng quan trọng như HTTP caching, load balancing và reverse proxy.

Điều này làm cho Nginx trở thành một công cụ không thể thiếu đối với devops, web developer và system administrator. Nhờ khả năng đo lường hiệu suất xuất sắc, Nginx HTTP server được xem là một giải pháp hiệu quả cho các dự án web, giúp nâng cao tính linh hoạt và độ tin cậy của hệ thống.

Sự ra đời và phát triển của Nginx

Ban đầu, Igor Sysoev tạo ra Nginx với mục tiêu giải quyết vấn đề C10K - thuật ngữ được đặt ra từ năm 1999 để mô tả thách thức xử lý số lượng lớn (10K) kết nối đồng thời (C) trên các máy chủ web. Sử dụng kiến trúc event-driven và asynchronous, Nginx đã nhanh chóng đổi mới cách máy chủ hoạt động, tăng hiệu suất và trở thành một trong những máy chủ web nhanh nhất hiện nay.

Khi sự cần thiết của Nginx ngày càng tăng, Igor Sysoev - người sáng lập Nginx đã nhanh chóng biến sản phẩm này thành một phiên bản thương mại có tên là Nginx Plus với nhiều tính năng bổ sung. Hiện nay, cả Nginx và Nginx Plus đều có khả năng xử lý hàng trăm nghìn kết nối đồng thời. Vào tháng 7 năm 2011, công ty Nginx Inc chính thức được thành lập tại San Francisco, California, Hoa Kỳ và đánh dấu một bước quan trọng trong việc phát triển, quảng bá Nginx web server trên toàn cầu.

 

Cơ chế hoạt động của Nginx HTTP server

Nginx hoạt động theo kiến trúc bất đồng bộ và hướng sự kiện, làm cho nó khác biệt hoàn toàn so với các máy chủ web truyền thống. Thay vì tạo thread mới cho mỗi yêu cầu như các máy chủ web khác, Nginx quản lý worker connections trong một tiến trình gọi là worker process.

Cũng nhờ cách tiếp cận này mà Nginx có khả năng xử lý hàng ngàn yêu cầu đồng thời mà không gặp vấn đề. Điều này làm cho Nginx trở nên đặc biệt hiệu quả trong lĩnh vực thương mại điện tử và công cụ tìm kiếm và lưu trữ đám mây. Nhờ vào sức mạnh và hiệu quả của mình, Nginx đã nhanh chóng củng cố vị thế trong ngành công nghệ thông tin và trở thành một giải pháp phổ biến, đáng tin cậy cho việc triển khai các ứng dụng web và dịch vụ trực tuyến.

Những tính năng nổi bật của Nginx

HTTP Nginx nổi bật với một số tính năng sau:

- Xử lý cùng lúc hơn 10.000 kết nối với mức sử dụng bộ nhớ thấp.

- Hỗ trợ phục vụ các tập tin tĩnh và xây dựng chỉ mục tập tin một cách hiệu quả.

- Tăng tốc độ reverse proxy thông qua bộ nhớ đệm và cân bằng tải đáng tin cậy.

- Hỗ trợ tăng tốc bằng SCGI, FastCGI, uwsgi và memcached.

- Kiến trúc modular cho phép nén gzip tự động để tăng tốc độ tải trang.

- Hỗ trợ mã hóa SSL cùng với TLS để bảo vệ toàn bộ các thông tin truyền tải.

- Cấu hình linh hoạt giúp dễ dàng lưu lại nhật ký truy vấn.

- Chuyển hướng lỗi 3XX-5XX và sử dụng Rewrite URL dựa trên biểu thức.

- Hạn chế tỷ lệ đáp ứng của truy vấn và số kết nối đồng thời từ một địa chỉ.

- Dễ dàng nhúng mã PERL vào các ứng dụng.

- Hỗ trợ hoàn toàn IPv6 và websockets.

- Truyền tải các file FLV và MP4 một cách hiệu quả.

Ưu điểm và hạn chế của Nginx HTTP server

Mặc dù được đánh giá cao về hiệu suất và tính ổn định, nhưng giống như nhiều máy chủ web khác, Nginx HTTP server cũng có các ưu điểm và nhược điểm sau:

1. Ưu điểm của Nginx

Là một trong những công nghệ được yêu thích, Nginx được đánh giá cao bởi những ưu điểm sau:

- Hiệu suất cao: Nginx có thể xử lý hàng triệu kết nối đồng thời một cách hiệu quả, nhờ vào cơ chế xử lý sự kiện không đồng bộ.

- Khả năng mở rộng: Nginx được thiết kế để mở rộng quy mô theo chiều ngang, cho phép xử lý lượng truy cập lớn bằng cách thêm nhiều máy chủ vào hệ thống.

- Tính linh hoạt: Nginx có thể hoạt động như một web server, reverse proxy, load balancer và caching server. Nó cũng hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình.

- An ninh và bảo mật: Nginx có nhiều tính năng bảo mật mạnh mẽ, như hỗ trợ HTTPS, bảo vệ chống tấn công DDoS, kiểm soát truy cập, v.v.

- Dễ cấu hình: Nginx có một cú pháp cấu hình rõ ràng và dễ hiểu, giúp quản trị viên có thể dễ dàng cấu hình và quản lý web server.

- Miễn phí và mã nguồn mở: Nginx là một phần mềm mã nguồn mở, miễn phí sử dụng, được phát triển bởi cộng đồng, giúp người dùng tiết kiệm chi phí và tùy biến theo nhu cầu.

- Tích hợp tốt: Nginx có thể tích hợp dễ dàng với nhiều công nghệ khác như WordPress, Drupal, Magento, v.v. Nó cũng hỗ trợ các module mở rộng để tăng thêm tính năng.

2. Hạn chế của Nginx

Bên cạnh những ưu điểm thì Nginx cũng tồn tại một số nhược điểm sau:

- Phức tạp: So với Apache, Nginx có cấu trúc cấu hình phức tạp hơn, đòi hỏi quản trị viên phải có kiến thức sâu về web server.

- Hạn chế về module: Nginx có ít module và tính năng mở rộng hơn so với Apache, do đó có thể không đáp ứng đủ nhu cầu của một số ứng dụng phức tạp.

- Xử lý động nội dung: Nginx có thể không mạnh bằng Apache trong việc xử lý động nội dung như PHP, ASP.NET, v.v.

- Hỗ trợ ít tính năng: Nginx có ít tính năng hơn so với Apache, như không hỗ trợ .htaccess, không có chức năng đăng nhập,....

 

So sánh web server Nginx và Apache

Apache và Nginx là hai trong số các máy chủ web phổ biến nhất hiện nay và thường được coi là đối thủ đáng gờm của nhau. Tuy nhiên, có một số khác biệt quan trọng giữa chúng mà bạn cần phải nắm rõ:

- Kiến trúc: Apache sử dụng mô hình multi-threaded hoặc multi-process để xử lý các yêu cầu. Ngược lại, Nginx sẽ sử dụng kiến trúc bất đồng bộ và hướng sự kiện để làm giảm tải cho hệ thống, đồng thời gia tăng hiệu suất.

- Hiệu suất: Nginx thường được biết đến với hiệu suất cao hơn so với Apache, đặc biệt là trong việc xử lý các kết nối đồng thời.

- Bộ nhớ: Apache sử dụng nhiều bộ nhớ hơn so với Nginx do mô hình xử lý của nó, điều này có thể gây ra tình trạng tiêu tốn tài nguyên hơn trên hệ thống.

- Cấu hình: Apache có cú pháp cấu hình linh hoạt và dễ hiểu, trong khi cấu hình của Nginx mang tính phức tạp hơn một chút, đặc biệt là đối với người dùng mới.

- Mô-đun: Apache có một hệ sinh thái mô-đun phong phú, trong khi Nginx thường cần sử dụng các mô-đun bên ngoài để mở rộng tính năng.

- SSL/TLS Offloading: Nginx thường được sử dụng để làm proxy cho SSL/TLS offloading, còn Apache có thể cần cấu hình kỹ thuật hơn để thực hiện công việc này.

- Cộng đồng và hỗ trợ: Cả hai loại máy chủ web này đều có cộng đồng người dùng lớn và hỗ trợ tốt từ cộng đồng. Tuy nhiên thì Apache có lịch sử dài và cũng sở hữu một cộng đồng người dùng lớn hơn.

Hướng dẫn cài đặt Nginx

Để cài đặt Nginx, bạn có thể lựa chọn một trong hai phương pháp sau:

- Sử dụng gói đã được dựng sẵn.

- Cài đặt từ mã nguồn (source).

Phương pháp đầu tiên thường được đánh giá là đơn giản và nhanh chóng hơn. Tuy nhiên, việc cài đặt từ mã nguồn mở ra khả năng tùy chỉnh và bổ sung các module để giúp Nginx trở nên linh hoạt, mạnh mẽ hơn.

Để cài đặt một gói Debian đã được dựng sẵn, bạn chỉ cần thực hiện hai bước đơn giản:

sudo apt-get update

sudo apt-get install nginx

Sau khi đã hoàn tất quá trình cài đặt thì bạn hãy tiến hành kiểm tra xem mọi thứ đã hoạt động ổn định chưa bằng cách sử dụng lệnh sau, nó sẽ hiển thị phiên bản của Nginx mà bạn vừa được cài đặt:

sudo nginx -v

nginx version: nginx/1.18.2

Sau khi cài đặt, máy chủ web mới sẽ nằm trong đường dẫn /etc/nginx/. Khi truy cập vào thư mục này, bạn sẽ thấy xuất hiện nhiều tệp tin và thư mục khác. Tuy nhiên, điều quan trọng mà bạn vẫn cần lưu ý nhất là tệp tin nginx.conf và thư mục sites-available.

 

Bí quyết tận dụng Nginx web server

Để sử dụng Nginx web server hiệu quả, các bạn cần lưu ý một số bí quyết dưới đây: 

1. Loại bỏ các limitation ở tầng kernel

Để tối ưu hóa hiệu suất của Nginx, chúng ta có thể điều chỉnh một số giới hạn trong tầng kernel. Dưới đây là các thiết lập quan trọng trong tệp /etc/sysctl.conf mà bạn cần tham khảo:

- net.core.somaxconn: Tăng số kết nối tối đa mà Nginx có thể xếp hàng trước khi tiến hành xử lý.

- net.ipv4.ip_local_port_range: Mở rộng phạm vi cổng cục bộ tạm thời, cho phép xử lý nhiều kết nối đồng thời và tránh tình trạng bị chặn do thiếu cổng.

- sys.fs.filemax: Tăng số file descriptor tối đa để cho phép Nginx mở nhiều kết nối hơn.

- net.ipv4.tcp_wmem và net.ipv4.tcp_rmem: Tăng kích thước đệm cho giao thức TCP/IP.

Những thiết lập này giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo hệ thống hoạt động một cách mượt mà và ổn định hơn. Ngoài ra thì dưới đây còn là danh sách các cấu hình được khuyến nghị cho máy chủ Nginx:

- net.ipv4.tcp_tw_reuse='1'

- net.core.somaxconn='4096'

- net.core.wmem_max='16777216'

- net.ipv4.tcp_max_syn_backlog='20480'

- net.ipv4.tcp_no_metrics_save='1'

- net.ipv4.tcp_syn_retries='2'

- net.ipv4.ip_local_port_range='1024 65000'

- net.core.rmem_max='16777216'

- net.ipv4.tcp_fin_timeout='15'

- net.core.netdev_max_backlog='4096'

- net.ipv4.tcp_rmem='4096 87380 16777216'

- net.ipv4.tcp_max_tw_buckets='400000'

- vm.min_free_kbytes='65536'

- net.ipv4.tcp_synack_retries='2'

- net.ipv4.tcp_wmem='4096 65536 16777216'

2. Phân tích log Nginx để tìm bottle neck

Phân tích access log từ Nginx có thể giúp bạn xác định vị trí có hiệu suất kém nhất (bottleneck) bằng cách sử dụng công cụ Kataribe. Để sử dụng công cụ này, bạn cần cấu hình định dạng log của Nginx. Dưới đây là một ví dụ về cách cấu hình này bằng directive trong file cấu hình của Nginx:

log_format with_time '$remote_addr - $remote_user [$time_local] '

'"$request" $status $body_bytes_sent '

'"$http_referer" "$http_user_agent" $request_time';

access_log /var/log/nginx/access.log with_time;

3. Caching with Nginx

Khi sử dụng Nginx để phục vụ các tệp tĩnh, quan trọng nhất là bạn cần chú ý đến cấu hình cache và nén. Trong đó, cấu hình gzip cho các tệp tĩnh là một phần quan trọng của việc này. Bằng cách kích hoạt gzip, bạn có thể giảm đáng kể chi phí I/O và băng thông. Đồng thời, cấu hình cache control giúp máy chủ không gửi lại yêu cầu cho các tệp tĩnh đến khi bộ nhớ cache hết hạn. Dưới đây là một số thiết lập mẫu bạn có thể tham khảo:

http {

gzip on;

gzip_http_version 1.0;

gzip_types text/plain

text/html

text/xml

text/css

application/xml

application/xhtml+xml

application/rss+xml

application/atom_xml

application/javascript

application/x-javascript

application/x-httpd-php;

gzip_disable "MSIE [1-6].";

gzip_disable "Mozilla/4";

gzip_comp_level 1;

gzip_proxied any;

gzip_vary on;

gzip_buffers 4 8k;

gzip_min_length 1100;

}

4. Advance Nginx

Một cài đặt quan trọng mà bạn cần nhớ đó là "keepalive" trong giao thức HTTP, nó sẽ giúp duy trì kết nối TCP sau khi kết thúc phiên kết nối HTTP. Kỹ thuật này cho phép tái sử dụng kết nối cho các yêu cầu tiếp theo, đồng thời giảm thời gian thiết lập kết nối và tăng hiệu suất truy cập cho người dùng. Nhìn chung, cách sử dụng keepalive trên Nginx rất đơn giản, bạn chỉ cần thêm chỉ thị keepalive vào phần upstream section như sau:

upstream app {

server 127.0.0.1:5000;

keepalive 16;

}

 

Trên đây là một số thông tin về Nginx - một trong những web server phổ biến và mạnh mẽ nhất hiện nay mà Website Chuyên Nghiệp muốn chia sẻ. Hi vọng nội dung vừa rồi đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về Nginx và cách tận dụng hiệu quả web server này trong công việc của mình.

Bài viết liên quan:

 Lập trình web là gì? Các bước lập trình web cơ bản

 Băng thông là gì? Cách đo lường và tối ưu băng thông

 Domain là gì? Tổng quan kiến thức về tên miền từ A - Z