前言
大家好，我是老马。很高兴遇到你。
作为一个 java 开发者，工作中一直在使用 nginx。却发现一直停留在使用层面，无法深入理解。
有一天我在想，为什么不能有一个 java 版本的 nginx 呢？
一者是理解 nginx 的设计灵魂，再者 java 开发者用 java 语言的服务器不是更加自然吗。
于是动手开始写一个简单版本的 nginx
tomcat
如果你想知道 servlet 如何处理的，可以参考我的另一个项目：
手写从零实现简易版 tomcat minicat
手写 nginx 系列
如果你对 nginx 原理感兴趣，可以阅读：
从零手写实现 nginx-01-为什么不能有 java 版本的 nginx?
从零手写实现 nginx-03-nginx 基于 Netty 实现
从零手写实现 nginx-04-基于 netty http 出入参优化处理
从零手写实现 nginx-05-MIME类型（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展类型）
从零手写实现 nginx-12-keep-alive 连接复用
从零手写实现 nginx-13-nginx.conf 配置文件介绍
从零手写实现 nginx-14-nginx.conf 和 hocon 格式有关系吗？
从零手写实现 nginx-15-nginx.conf 如何通过 java 解析处理？
从零手写实现 nginx-16-nginx 支持配置多个 server
从零手写实现 nginx-18-nginx 请求头+响应头操作
从零手写实现 nginx-20-nginx 占位符 placeholder
从零手写实现 nginx-21-nginx modules 模块信息概览
从零手写实现 nginx-22-nginx modules 分模块加载优化
从零手写实现 nginx-23-nginx cookie 的操作处理
从零手写实现 nginx-26-nginx rewrite 指令
从零手写实现 nginx-27-nginx return 指令
从零手写实现 nginx-28-nginx error_pages 指令
从零手写实现 nginx-29-nginx try_files 指令
从零手写实现 nginx-30-nginx proxy_pass upstream 指令
从零手写实现 nginx-31-nginx load-balance 负载均衡
从零手写实现 nginx-32-nginx load-balance 算法 java 实现
从零手写实现 nginx-33-nginx http proxy_pass 测试验证
从零手写实现 nginx-34-proxy_pass 配置加载处理
从零手写实现 nginx-35-proxy_pass netty 如何实现？
Nginx的主要功能和特点
为了了解Nginx的强大功能，首先来看看它有哪些核心能力。
基本HTTP服务器功能
- 静态文件服务：提供静态文件和索引文件，自动生成目录索引，并支持文件描述符缓存。
- 反向代理和缓存：具有缓存加速的反向代理功能，支持负载均衡和容错处理。
- 多种协议支持：支持FastCGI、uwsgi、SCGI和memcached服务器的加速，提供负载均衡和容错处理。
- 模块化架构：支持gzip压缩、字节范围请求、分块响应、XSLT转换、SSI和图像转换等过滤器，SSI可并行处理多个包含项。
- 安全支持：支持SSL和TLS SNI（Server Name Indication）。
- HTTP/2和HTTP/3：支持带权重和依赖优先级的HTTP/2，以及最新的HTTP/3协议。
其他HTTP服务器功能
- 虚拟主机：支持基于名称和IP的虚拟主机。
- 连接管理：支持保持连接和流水线连接。
- 日志系统：提供灵活的访问日志格式，支持缓冲日志写入、快速日志轮转和syslog日志记录。
- 错误处理：支持3xx-5xx错误代码的重定向。
- 重写和路由：使用正则表达式进行URI重写，基于客户端地址执行不同功能。
- 访问控制：基于客户端IP地址、密码（HTTP基本身份验证）和子请求结果进行访问控制。
- 高级方法支持：支持PUT、DELETE、MKCOL、COPY和MOVE方法。
- 流媒体：支持FLV和MP4流式传输。
- 请求控制：限制响应速率和单个地址的并发连接数或请求数量。
- 地理位置服务：基于IP地址提供地理位置功能。
- A/B测试：支持A/B测试。
- 请求镜像：提供请求镜像功能。
- 脚本支持：嵌入式Perl和njs脚本语言。
Nginx的特点
Nginx是一款高性能的HTTP和反向代理服务器，以高稳定性、低资源消耗和丰富功能而闻名。
- 高性能：采用事件驱动和异步非阻塞处理方式，支持数万并发连接。
- 高稳定性：即使在高负载下，Nginx也能稳定运行，通常不需要重启。
- 模块化设计：易于扩展新功能。
- 配置简洁：配置文件简洁明了，易于理解和使用。
- 跨平台：支持多种操作系统，包括Linux、Unix、BSD系列、Mac OS X和Windows。
- 功能丰富：除了基本的HTTP服务，还支持SSL、WebSocket、FastCGI等多种高级功能。
实现Nginx的思路
实现一个类似Nginx的Web服务器是一个复杂但有趣的项目。以下是使用Java实现一个基础Web服务器的整体思路和设计步骤：
1. 需求分析
- 功能需求：确定服务器需要支持的功能，如HTTP请求处理、静态文件服务、反向代理等。
- 性能需求：确定性能目标，如并发连接数、请求处理速度等。
- 安全性需求：考虑加密传输、认证授权等安全措施。
2. 技术选型
- 编程语言：选择Java，因其跨平台性、成熟的网络编程库和强大的社区支持。
- 网络库：使用Java的
java.net包或第三方库如Netty来处理网络通信。 - 并发模型：采用Java的多线程模型、NIO（非阻塞I/O）或AIO（异步I/O）。
3. 架构设计
- 模块化：设计模块化架构，便于扩展和维护。
- 分层设计：将系统分为网络层、处理层和应用层。
- 网络层：负责接收客户端请求和发送响应。
- 处理层：解析HTTP请求，路由到相应处理器。
- 应用层：实现具体业务逻辑，如静态文件服务、反向代理等。
4. 核心组件设计
- 服务器Socket：创建监听Socket，用于接收客户端连接请求。
- 连接处理：使用线程池或事件驱动模型处理并发连接。
- 请求解析器：解析HTTP请求，提取必要信息如URL、方法、头信息等。
- 路由分发器：根据请求URL和配置的路由规则，将请求分发到不同处理器。
- 处理器：实现具体业务逻辑，如文件服务、代理服务等。
- 响应生成器：根据处理结果生成HTTP响应。
5. 配置管理
- 配置文件：设计配置文件格式，用于定义路由规则、服务器设置等。
- 配置加载：实现配置文件的解析和加载逻辑。
6. 日志和监控
- 日志系统：记录服务器运行日志，包括请求日志、错误日志等。
- 性能监控：监控服务器性能指标，如CPU使用率、内存使用、请求处理时间等。
7. 安全性
- 传输加密：支持HTTPS，使用SSL/TLS加密传输。
- 认证授权：实现基本的认证和授权机制。
8. 测试
- 单元测试：对各模块进行单元测试。
- 集成测试：测试模块间的交互是否符合预期。
- 性能测试：测试服务器在高并发下的表现。
9. 文档和维护
- 开发文档：编写详细开发文档，包括设计说明、配置说明等。
- 用户文档：为最终用户提供使用指南和API文档。
- 维护计划：制定服务器的维护和升级计划。
10. 扩展性考虑
- 插件系统：设计可扩展的插件系统，允许第三方开发者扩展功能。
- 模块化架构：确保系统架构支持模块化，便于未来功能扩展。
小结
手写Nginx能带来哪些收获？
- 深入理解HTTP协议：通过实现Web服务器，深入理解HTTP协议的工作原理和细节。
- 网络编程技能：提高网络编程能力，学习处理TCP/IP连接、数据传输等。
- 并发和多线程编程：加深对多线程和并发编程的理解。
- 系统设计能力：锻炼系统设计能力，包括架构设计、模块划分等。
- 性能优化技巧：学习和应用各种性能优化技巧，如内存管理、I/O优化等。
- 开源文化和社区参与：通过阅读和分析Nginx源码，了解开源项目运作方式，并参与开源社区。
- 问题解决能力：在实现过程中解决各种技术难题，提高问题解决能力。
- 编程语言的深入使用：深入学习和使用Java或其他特定语言的特性和库。
- 项目管理经验：从头开始一个项目，积累项目管理经验，包括需求分析、设计、编码、测试和维护。
- 创新和创造力：在实现过程中产生新想法和创新点，锻炼创新和创造力。