第10回静岡ITPro勉強会インフラ部　「nginxの紹介」資料

1. 第10回 静岡ITPro勉強会 インフラ部
nginxの紹介
滝澤 隆史
株式会社ハートビーツ MSP事業部
所属
http://heartbeats.jp/
1
2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介

2. 私は誰
• ⽒氏名: 滝澤 隆史 @ttkzw
• 所属: 株式会社ハートビーツ
▫ サーバの構築・運⽤用や
24時間365⽇日の有⼈人監視をやっている会社
▫ いわゆるMSP（マネージド サービス プロバイ
ダ）
• nginxとの関わり
▫ 所属会社の技術ブログ「nginx連載」
– http://heartbeats.jp/hbblog/nginx/
▫ Software Design 2012年年12⽉月号
第2特集「⾼高速・⾼高機能HTTPサーバ Nginx構築・
設定マニュアル」
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3. アジェンダ
• nginxとは何か
• nginxで何ができるか
• apacheとは何が違うか
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4. 本⽇日の勉強会の進め⽅方
• セミナーではなく勉強会です。
• 随時質問を受け付けます。
• 質問がある⽅方は挙⼿手をお願いします。
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5. 5
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6. nginxとは何か
• このセッションで学んでもらうこと
▫ nginxは何て読むのか？
▫ nginxとは何か？
▫ nginxは誰が作っているのか？
▫ nginxは誰が使っているのか？
▫ なぜnginxを使うのか？
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7. nginxは何て読むのか？
• 正直なところ、素直に読めないですよね
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8. nginxは何て読むのか？
• 正直なところ、素直に読めないですよね
• 「んぎんくす」？
▫ Googleせんせーに尋ねると
「約 382,000 件」←関係ないのが混在
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9. nginxは何て読むのか？
• 正直なところ、素直に読めないですよね
• 「んぎんくす」？
▫ Googleせんせーに尋ねると
「約 382,000 件」←関係ないのが混在
• 「エンジン エックス」（engine x）
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10. nginxって何？
• Webサーバ
• リバース プロキシ サーバ
• メール プロキシ サーバ
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11. nginxは誰が作っているのか？
• イーゴリ・シソーエフ(Igor Sysoev)⽒氏
（ロシア）
▫ 2002年年に開発開始
▫ 2004年年に公開
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12. nginxは誰が作っているのか？
• イーゴリ・シソーエフ(Igor Sysoev)⽒氏
（ロシア）
▫ 2002年年に開発開始
▫ 2004年年に公開
• Nginx, Inc.
▫ 2011年年7⽉月Nginx, Inc.設⽴立立
– nginxの開発、商⽤用サポート、コンサルティ
ングを⾏行行う法⼈人
– イゴーリ・シソーエフ⽒氏は主席アーキテクト
兼CTO
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13. nginxは誰が作っているのか？
• 開発者はロシアの⼈人！
• 2年年くらい前までの公式⽂文書の充実度度
▫ ロシア語＞英語
▫ Wiki（http://wiki.nginx.org/）を⾒見見るか、
Googleせんせーに翻訳してもらうかするしか
なかった。
• NGINX, Inc.設⽴立立以降降は英語の公式⽂文書が充実
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14. nginxのバージョン
• 最新版（2013年年5⽉月18⽇日時点）
▫ 開発版(Development):
– 1.5.0
▫ 安定版(Stable):
– 1.4.1
▫ 以前の安定版(Legacy):
– 1.2.9
– 1.0.15
– 0.8.55
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15. nginxのバージョン
• バージョンの形式 (0.9.0〜～)
▫ X.Y.Z
– X.Yはメジャーリリースバージョン
– Yが偶数: 安定バージョン
– Yが奇数: 開発バージョン
– Zはマイナーリリースバージョン
– バグフィックス
– 開発版からのバックポートによる機能追加
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16. nginxのバージョン
• 過去の安定版リリース
▫ 0.5.25 2007-‐‑‒06-‐‑‒11
▫ 0.6.30 2008-‐‑‒04-‐‑‒29
▫ 0.7.59 2009-‐‑‒05-‐‑‒25
▫ 0.8.51 2010-‐‑‒09-‐‑‒27
▫ 1.0.0 2011-‐‑‒04-‐‑‒12
▫ 1.2.0 2012-‐‑‒04-‐‑‒23
▫ 1.4.0 2013-‐‑‒04-‐‑‒24
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17. nginxは誰が使っているのか？
• facebook, WordPress.ORGなど多数
▫ http://nginx.com/company.html
• シェア
▫ アクティブサイトのシェアは13%で2位
(2013年年4⽉月)
– 英国のインターネット サービスの調査会社
NETCRAFT社調べ
http://news.netcraft.com/archives/
2013/04/02/april-‐‑‒2013-‐‑‒web-‐‑‒server-‐‑‒
survey.html
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18. Web server developers:
Market share of active sites [%]
0
10
20
30
40
50
60
Apache
nginx
Microsoft
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英国のインターネット サービスの調査会社NETCRAFT社調べ
http://news.netcraft.com/archives/2013/04/02/april-‐‑‒2013-‐‑‒web-‐‑‒server-‐‑‒survey.html

19. なぜnginxを使うのか？
• を説明する前に、Webサーバの接続処理理のアー
キテクチャについて確認しよう。
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20. 接続処理理のアーキテクチャ
• よく使われているものに次の3つがある。
▫ マルチプロセス モデル
▫ マルチスレッド モデル
▫ イベント駆動モデル
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21. マルチプロセス モデル
• クライアントからの接続
毎にプロセスをフォーク
して処理理する。
• フォークのコストが⾼高い
ため、通常はプレフォー
ク（事前にフォークして
おく）モデルを採⽤用する。
▫ Apache HTTP Server
-‐‑‒ MPM Prefork
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親プロセス
⼦子プロセス
⼦子プロセス
⼦子プロセス

22. マルチプロセス モデル
• 利利点
▫ メモリ空間が⼦子プロセ
ス毎に独⽴立立しているた
め、スクリプト⾔言語な
どを組み込みやすい。
– Apache HTTP Server
のmod_̲php
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親プロセス
⼦子プロセス
⼦子プロセス
⼦子プロセス

23. マルチプロセス モデル
• ⽋欠点
▫ メモリ空間が共有できな
いため、プロセス間の情
報共有が難しい。
▫ 同時接続数が増えると、
その分だけ⼦子プロセスも
増える。
▫ →メモリをたくさん消費
する。
▫ →コンテキストスイッチ
のオーバーヘッドが⼤大き
くなる。
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親プロセス
⼦子プロセス
⼦子プロセス
⼦子プロセス

24. マルチスレッド モデル
• クライアントからの接続毎にス
レッドを⽣生成して処理理する。
• バリエーションとしてマルチプ
ロセスとマルチスレッドのハイ
ブリッドモデルもある。
▫ Apache HTTP Server -‐‑‒ MPM
worker
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プロセス
スレッド
スレッド
スレッド

25. マルチスレッド モデル
• 利利点
▫ メモリ空間が各スレッドの間
で共有できる。つまり、ス
レッド間で情報を共有できる。
▫ マルチプロセス モデルに⽐比べ
てメモリ消費量量やコンテキス
トスイッチのオーバーヘッド
が⼩小さい。
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プロセス
スレッド
スレッド
スレッド

26. マルチスレッド モデル
• ⽋欠点
▫ メモリ空間を共有しているため、
スクリプト⾔言語を組み込めない
ことがある。
▫ 同時接続数が増えると、その分
だけスレッド数も増える。
▫ →コンテキストスイッチのオー
バーヘッドが⼤大きくなる。（メ
モリ空間の切切り替えがない分、
マルチプロセス モデルよりは⼩小
さい）
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プロセス
スレッド
スレッド
スレッド

27. イベント駆動モデル
• クライアントからの接続毎に
イベント処理理を⾏行行う。
• 1プロセスは1CPUしか使えな
いので、CPUの数だけプロセ
スを⽤用意するワーカーモデル
が使われている。
▫ Apache HTTP Server -‐‑‒
MPM event
▫ nginx
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プロセス
イベント処理理
ループ

28. イベント駆動モデル
• 利利点
▫ メモリ空間が共有できると
いうか1つ。
▫ 同時接続数が増えてもプロ
セス数やスレッド数が増え
ることはない
▫ →メモリ消費量量やコンテキ
ストスイッチのオーバー
ヘッドが⼩小さい。
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プロセス
イベント処理理
ループ

29. イベント駆動モデル
• ⽋欠点
▫ メモリ空間を1つであるため、
スクリプト⾔言語を組み込め
ないことがある。
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プロセス
イベント処理理
ループ

30. なぜnginxを使うのか？
• 「C10K問題」（クライアント1万台問題）
▫ The C10K problem
http://www.kegel.com/c10k.html
▫ マルチプロセス モデルやマルチスレッド モデ
ルのWebサーバ
– 同時接続数が増える。
– →プロセス数やスレッド数が増える。
– →コンテキストスイッチのオーバーヘッドが
⼤大きくなる。
– →本来の処理理に時間が割けなくなる。
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31. なぜnginxを使うのか？
• イベント駆動モデル
▫ コンテキストスイッチのオーバーヘッドが⼩小
さい。
→「C10K問題」に対する解決策
▫ メモリ空間は1つであるため、同時接続数が増
えてもメモリの消費量量が⼩小さい。
→仮想マシンのインスタンスを⼩小さくできる。
→リソースの効率率率的な利利⽤用
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32. このセッションのまとめ
• nginxの読み⽅方は「エンジン エックス」
• nginxは
▫ Webサーバ
▫ リバース プロキシ サーバ
▫ メール プロキシ サーバ
• nginxの開発者は
▫ イーゴリ・シソーエフ(Igor Sysoev)⽒氏
（ロシア）
▫ Nginx, Inc.
• シェアは13%で2位 （アクティブサイト）
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33. このセッションのまとめ
• 接続処理理のアーキテクチャ
▫ マルチプロセス モデル
▫ マルチスレッド モデル
▫ イベント駆動モデル
• nginxを使う理理由
▫ nginxはイベント駆動モデル
– メモリ消費し尽くさない。
– コンテキストスイッチのオーバーヘッドが⼤大
きくない。
▫ →リソースを効率率率的に利利⽤用できる
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34. 2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介
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35. nginxで何ができるか
• このセッションで学んでもらうこと
▫ 機能とモジュール
▫ ウェブサーバ
▫ プロキシーサーバ
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36. 機能とモジュール
• nginxの機能はモジュールにより実装されてい
る
• モジュールを追加することにより機能を追加で
きる。
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37. 機能とモジュール
• nginxの機能を把握するにはモジュールを確認する
のがよい
▫ 公式サイトのマニュアルもモジュール毎に説明が
ある
• nginx 1.4.1のモジュール⼀一覧を⾒見見てみよう
▫ 古いバージョンには存在しないモジュールもある
よ
• 次ページ以降降の凡例例）
▫ ◎: 基本モジュール
▫ ○: 標準モジュール（デフォルト有効）
▫ △: オプションモジュール（デフォルト無効）
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38. 基本モジュール
モジュール名 説明
◎ ngx_̲http_̲core_̲module HTTPコアモジュール
◎ ngx_̲http_̲log_̲module アクセスログ
◎ ngx_̲http_̲static_̲module 静的ファイル
◎ ngx_̲http_̲index_̲module /'で終わるリクエストに対する処理理
◎ ngx_̲http_̲chunked_̲filter_̲module Content-‐‑‒Encoding: chunkedの処
理理フィルタ
◎ ngx_̲http_̲range_̲filter_̲module Content-‐‑‒Rangeの処理理フィルタ
◎ ngx_̲http_̲headers_̲filter_̲module ヘッダの追加、Expires, Cache-‐‑‒
Controlの制御のフィルタ
◎ ngx_̲http_̲not_̲modified_̲filter_̲moduleNot Modifiedの処理理フィルタ
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ウェブサーバとして基本機能
を提供するモジュール

39. 通信、コネクション
モジュール名 説明
△ ngx_̲http_̲ssl_̲module SSL
△ ngx_̲http_̲spdy_̲module SPDY (1.4.0〜～)
○ ngx_̲http_̲limit_̲conn_̲module 同時接続数制御
○ ngx_̲http_̲limit_̲req_̲module リクエストレート制御
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SPDY
• SPDY Protocol Draft 2サポート
• nginx 1.4.0以降降
• 要OpenSSL 1.0.1以降降
• "Next Protocol Negotiation"
TLS extension
TLS v1.1, v1.2
• nginx 1.0.12以降降
• 要OpenSSL 1.0.1以降降

40. リクエスト、レスポンス
モジュール名 説明
○ ngx_̲http_̲browser_̲module User-‐‑‒Agentの取得
○ ngx_̲http_̲referer_̲module Refererのチェック
△ ngx_̲http_̲realip_̲module LBやプロキシーのバックエンドとして利利
⽤用時にクライアントIPアドレスの取得
○ ngx_̲http_̲rewrite_̲module リクエストURIの書き換えやリダイレクト
やレスポンスの制御
○ ngx_̲http_̲empty_̲gif_̲module 1ピクセル透過GIFの⽣生成
△ ngx_̲http_̲gzip_̲static_̲module gzip圧縮ファイルの利利⽤用
△ ngx_̲http_̲gunzip_̲module gzip圧縮ファイルの伸張
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41. フィルタ
モジュール名 説明
○ ngx_̲http_̲gzip_̲module gzipによるレスポンスの圧縮
○ ngx_̲http_̲charset_̲module ⽂文字エンコーディングの指定、⽂文字コード
変換
○ ngx_̲http_̲userid_̲module ユーザーのトラッキング
△ ngx_̲http_̲addition_̲module テキストの追加
△ ngx_̲http_̲sub_̲module テキストの置換
△ ngx_̲http_̲xslt_̲module XSLT
△ ngx_̲http_̲image_̲filter_̲module 画像変換
○ ngx_̲http_̲ssi_̲module SSI
△ ngx_̲http_̲perl_̲module SSIにPerl組み込み
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42. アクセス制御
モジュール名 説明
○ ngx_̲http_̲access_̲module クライアントIPアドレスによる制御
○ ngx_̲http_̲auth_̲basic_̲module ベーシック認証による制御
○ ngx_̲http_̲geo_̲module クライアントの地理理情報の取得
△ ngx_̲http_̲geoip_̲module GeoIPによるクライアントの地理理情報の
取得
△ ngx_̲http_̲secure_̲link_̲module ⼀一時的なリンクの利利⽤用による認証
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ダイジェスト認証はサ
ポートしていない。

43. その他
モジュール名 説明
○ ngx_̲http_̲split_̲clients_̲module A/Bテスト⽀支援機能
○ ngx_̲http_̲map_̲module 変数のマッピング
○ ngx_̲http_̲autoindex_̲module ディレクトリ⼀一覧
△ ngx_̲http_̲random_̲index_̲module インデックスファイルとして返すファ
イルをランダムに変更更
△ ngx_̲http_̲flv_̲module FLV
△ ngx_̲http_̲mp4_̲module mp4 (H.264/AAC)
△ ngx_̲http_̲dav_̲module DAV
△ ngx_̲http_̲stub_̲status_̲module ステータス情報
△ ngx_̲http_̲degradation_̲module 低メモリ状態でエラーを返す
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44. プロキシー、アップストリーム
モジュール名 説明
○ ngx_̲http_̲proxy_̲module プロキシー
○ ngx_̲http_̲fastcgi_̲module FastCGI
○ ngx_̲http_̲uwsgi_̲module uWSGI
○ ngx_̲http_̲scgi_̲module SCGI
○ ngx_̲http_̲memcached_̲module Memcached
○ ngx_̲http_̲upstream_̲ip_̲hash_̲module upstream
○ ngx_̲http_̲upstream_̲least_̲conn_̲module upstream
○ ngx_̲http_̲upstream_̲keepalive_̲module upstream
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45. メール
モジュール名 説明
◎ ngx_̲mail_̲core_̲module メールプロキシーのコアモジュール。
◎ ngx_̲mail_̲proxy_̲module
◎ ngx_̲mail_̲auth_̲http_̲module
○ ngx_̲mail_̲pop3_̲module POP3
○ ngx_̲mail_̲imap_̲module IMAP
○ ngx_̲mail_̲smtp_̲module SMTP
△ ngx_̲mail_̲ssl_̲module SSL
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46. 開発、デバッグ
モジュール名 説明
△ ngx_̲google_̲perftools_̲module Google Performance Tools
△ ngx_̲cpp_̲test_̲module
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47. 機能とモジュール
• 機能の追加はビルドするときに組み込む
▫ DSO（動的共有オブジェクト）には対応して
いないため、後から動的に追加できない。
▫ ビルド時のconfigureスクリプトに使いたい機
能のモジュールを指定する。
– ./configure
--with-http_spdy_module
--add-module=$HOME/src/lua-nginx-module-0.8.1
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48. 機能とモジュール
• 組み込まれているモジュールを調べる⽅方法
▫ "nginx –V"でconfigure時のオプションを表⽰示
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$ nginx -‐‑‒V
nginx version: nginx/1.4.1
built by gcc 4.6.1 (Ubuntu/Linaro 4.6.1-‐‑‒9ubuntu3)
TLS SNI support enabled
configure arguments: -‐‑‒-‐‑‒prefix=/usr/local/nginx -‐‑‒-‐‑‒error-‐‑‒log-‐‑‒path=/var/log/nginx/error.log -‐‑‒-‐‑‒http-‐‑‒
client-‐‑‒body-‐‑‒temp-‐‑‒path=/var/lib/nginx/body -‐‑‒-‐‑‒http-‐‑‒fastcgi-‐‑‒temp-‐‑‒path=/var/lib/nginx/fastcgi -‐‑‒-‐‑‒http-‐‑‒
log-‐‑‒path=/var/log/nginx/access.log -‐‑‒-‐‑‒http-‐‑‒proxy-‐‑‒temp-‐‑‒path=/var/lib/nginx/proxy -‐‑‒-‐‑‒http-‐‑‒scgi-‐‑‒temp-‐‑‒
path=/var/lib/nginx/scgi -‐‑‒-‐‑‒http-‐‑‒uwsgi-‐‑‒temp-‐‑‒path=/var/lib/nginx/uwsgi -‐‑‒-‐‑‒lock-‐‑‒path=/var/lock/
nginx.lock -‐‑‒-‐‑‒pid-‐‑‒path=/var/run/nginx.pid -‐‑‒-‐‑‒user=nginx -‐‑‒-‐‑‒group=nginx -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲ssl_̲module -‐‑‒-‐‑‒
with-‐‑‒http_̲spdy_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲realip_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲addition_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒
http_̲xslt_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲image_̲filter_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲geoip_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒
http_̲sub_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲dav_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲flv_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲mp4_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒
http_̲gunzip_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲gzip_̲static_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲random_̲index_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒
http_̲secure_̲link_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲degradation_̲module -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒http_̲stub_̲status_̲module -‐‑‒-‐‑‒add-‐‑‒
module=/home/taki/src/ngx_̲pagespeed-‐‑‒release-‐‑‒1.5.27.2-‐‑‒beta -‐‑‒-‐‑‒add-‐‑‒module=/home/taki/src/
ngx_̲devel_̲kit-‐‑‒0.2.18 -‐‑‒-‐‑‒add-‐‑‒module=/home/taki/src/lua-‐‑‒nginx-‐‑‒module-‐‑‒0.8.1 -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒pcre=/home/
taki/src/pcre-‐‑‒8.32 -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒pcre-‐‑‒jit -‐‑‒-‐‑‒with-‐‑‒openssl=/home/taki/src/openssl-‐‑‒1.0.1e

49. ウェブサーバ
• ウェブサーバとして必要な機能はほとんど実装
している。
• 原則としては静的コンテンツのみを扱う
▫ 例例外
– SSI
– SSIによるPerlの組み込み（実験的実装）
▫ 動的コンテンツはプロキシー/アップストリー
ム機能を通じて扱う。
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50. プロキシーサーバ
• バックエンド（アップストリーム）に対するプ
ロキシーとキャッシュ機能
▫ HTTP/HTTPS
▫ FastCGI
▫ SCGI
▫ uWSGI
▫ Memcached
• 動的コンテンツに対するプロキシーとしてよく
使われる。
2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介
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51. Webアプリケーションとの連携
2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginx⼊入⾨門
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Webブラウザ nginx
Web
アプリケーション
サーバ
http(s)
http(s)
FastCGI
SCGI
uWSGI
Webアプリ
Webアプリケーションサーバに対する
プロキシーサーバとして動作

52. 動的コンテンツへの対応例例
• CGI
▫ CGIをFastCGIラッパーspawn-‐‑‒fcgiで動かし、
nginxはFastCGI経由でアクセスする。
▫ CGIをuWSGI経由で動かし、
nginxはuWSGI経由でアクセスする。
• FastCGI対応アプリケーションサーバ
▫ nginxはFastCGI経由でアクセスする。
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53. 動的コンテンツへの対応例例
• PHP
▫ PHPをPHP-‐‑‒FPMで動かし、
nginxはFastCGI経由でアクセスする。
• Ruby/RACK, Ruby on Rails
▫ unicorn経由で動かし、
nginxはHTTPプロキシーとしてアクセスする。
▫ passengerをnginxに組み込んでアクセスする。
2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介
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54. 動的コンテンツへの対応例例
• Python/WSGI
▫ gunicorn経由で動かし、
nginxはHTTPプロキシーとしてアクセスする。
▫ uWSGI経由で動かし、
nginxはuWSGI経由でアクセスする。
• Perl/PSGI
▫ Starman経由で動かし、
nginxはHTTPプロキシーとしてアクセスする。
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55. このセッションのまとめ
• nginxの機能
▫ ウェブサーバ
– 静的コンテンツ
▫ プロキシーサーバ
– 動的コンテンツ
• 動的コンテンツの対応例例
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56. 2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介
56

57. apacheとは何が違うのか
• メモリの消費量量
▫ フットプリントの⼩小ささ
▫ apache 2.4からはeventのMPMがあるが。
• 同時アクセス数
▫ C10K問題を意識識した設計
• 速度度
▫ 静的ファイルは速い。
▫ 動的コンテンツはmod_̲*で組み込んだ
apacheのprefork MPMの⽅方がオーバーヘッド
がないので速い。
2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介
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58. 2013-‐‑‒05-‐‑‒18nginxの紹介
58