[nginx] nginx란?

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💡 웹서버로 많이 사용되는 Nginx에 대해 알아봅니다.
우아한테크의 10분 테코톡 피케이님의 영상을 보고 요약하였습니다.
영상을 보고오시는 것을 추천합니다.

개념과 등장배경

개념

가벼우면서도 강력한 프로그램을 목표로 개발되어 미국에서 운영중인 오픈 소스 웹서버 프로그램입니다.
비동기이벤트 기반 구조이며 HTTP 웹서버입니다. 또한 리버스 프록시 서버(Reverse Proxy Server) 많은 트래픽요청에도 적은 메모리를 사용하는 강력한 로드 밸런서(Load balancer)역할을 수행하는 것으로 유명합니다.

등장 배경

• 웹 서버의 역사 아파치 서버가 등장하기 이전 NCSA HTTPd가 존재했습니다. 그러나 많은 버그가 있어 여러 개발자들이 합심하여 버그를 개선하고 기능을 추가해서 등장한 것이 아파치 서버입니다.
  
• 아파치 서버의 구조와 요청처리 흐름
  • 요청을 받을 때마다 프로세스를 생성하여 커넥션을 할당
  • 그러나, 프로세스 생성하는 시간이 오래걸리기 때문에 프로세스를 미리 생성해두는 PREFORK라는 방식을 활용 → 생성한 모든 프로세스 할당이 끝나면 프로세스 추가 생성
  • 이러한 구조의 장점은 모듈을 추가하여 서버에 빠르게 기능을 추가할 수 있었음.
• 아파치 서버의 문제점
  • 1999년 개인 컴퓨터의 보급으로 트래픽이 많아짐에 따라 서버에서 동시 연결할 수 있는 커넥션이 제한되기 시작함. → C10K(Connection 10000 problem)
  • 메모리 부족(매 연결시 프로세스 할당 및 생성), 많은 기능으로 인한 무거운 프로그램, Context Switching으로 인한 CPU부하의 증가.

2004년 이러한 이유로 공개되었으나, 사실 사용하는 곳은 많이 없었습니다.
핵심적인 요인은 애플에서 스마트폰을 공개하면서부터 인터넷의 접근성이 좋아져 동시접속자가 기하급수적으로 늘기시작한 2008년부터 많이 도입되기 시작했습니다.

Nginx의 구조와 기능

• 최초의 nginx 최초의 nginx는 자체 웹서버이지만 아파치 서버와 함께 사용되기 위해 만들어졌습니다. 아파치 서버의 앞단에 위치하여서 많은 connection과 정적 파일에 대한 요청은 nginx가 처리하고 동적 파일에 대해서만 apache server를 통해 처리했습니다. 이로 인해 아파치 서버에 대한 부하를 줄일 수 있었습니다.
  
• nginx는 어떻게 부하를 분산할까?
  • 클라이언트 요청시 Keep-Alive 동안 커넥션을 생성한다.
  • 이러한 커넥션의 생성, 제거 등등의 활동을 이벤트라고 부른다.
  • CPU개수 만큼의 worker process(스레드단위)를 생성하고 master process에서 관리한다.
  • Context switching을 줄일 수 있음.
  • 요청에서 발생된 이벤트를 Queue형식으로 worker process에 넣어두고 비동기 방식으로 대기한다.
  • 이러한 방식을 채용하면 아파치 서버의 방식과 달리 프로세스가 쉬지 않고 일을 해서 메모리를 효율적으로 활용할 수 있다.
  • 단, Event가 시간이 오래걸리는 작업의 경우 Thred Pool에게 위임하고 다음 Event를 처리한다.
• nginx의 장단점
  • 장점
    • 동시 커넥션 양 최소 10배 증가(일반적으로는 100~1000배 증가)
    • 동일 커넥션 수 속도 2배 향상
    • 사용자가 설정의 변경 사항을 운영중에 반영할 수 있음. (동적 설정)
      • 설정사항을 변경한 워커 프로세스를 생성하여 새로운 이벤트를 수용하고, 기존의 워커프로세스는 할당된 이벤트들을 모두 처리후 종료된다.
  • 단점
    • 이러한 구조 때문에 개발자가 기능을 직접 모듈을 만드는 것은 어렵다. → 이 부분은 현 지식으로 이해가 안되네요…
      

Nginx의 기능

• SSL 터미네이션
  • https 커넥션을 복호화하여 http로 변환하여 서버에 전달함으로써 서버에 복호화하는데 필요한 연산의 부하를 감소시켜줍니다.
• 캐싱
  • nginx서버를 클라이언트에 가깝게 배치하여 인메모리방식으로 지연시간을 줄이고 성능을 개선할 수 있습니다.
• HSTS
• CORS 처리
• TCP/UDP 커넥션 부하 분산
• HTTP/2

참고

• couldmt tech blog
• nginx 공식홈페이지
• Context Switching
• 캐싱이란?