Nginx là gì? Tổng quan Web Server, Reverse Proxy & Load Balancer

Bạn đang tìm hiểu Nginx và tại sao nó lại quan trọng với website hiện đại? Bài viết này sẽ giải thích tất cả, từ khái niệm cơ bản về Web Server, Reverse Proxy, cho đến cách Nginx trở thành người hùng thầm lặng đằng sau các trang web tốc độ cao. Hãy cùng WiWeb tìm hiểu ngay nhé!

Nginx là gì?

Nginx (phát âm là Engine-X) là một phần mềm máy chủ web mã nguồn mở hiệu suất cao. Ban đầu, nó được tạo ra để giải quyết bài toán phục vụ các file tĩnh (như ảnh, CSS, JavaScript) một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, theo thời gian, Nginx đã phát triển vượt bậc và đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng khác.

Để hiểu rõ Nginx là gì, trước tiên bạn cần biết web server là gì. Hãy tưởng tượng web server như một người thủ thư trong một thư viện khổng lồ (internet). Khi bạn gõ địa chỉ một trang web vào trình duyệt, bạn đang gửi một yêu cầu đến người thủ thư này. Nhiệm vụ của họ là tìm đúng cuốn sách (trang web) và đưa nó cho bạn đọc. Nginx chính là một trong những người thủ thư nhanh nhẹn và hiệu quả nhất hiện nay.

Nhưng Nginx không chỉ dừng lại ở đó. Nó còn có thể đóng vai trò là một reverse proxy, load balancer (bộ cân bằng tải), và proxy cho email (IMAP/POP3/SMTP). Nhờ kiến trúc thông minh, Nginx có khả năng xử lý hàng ngàn kết nối cùng lúc mà chỉ tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho các website có lưu lượng truy cập lớn như Netflix, Dropbox hay WordPress.com.

Lịch sử ra đời và kiến trúc cốt lõi của Nginx

Nginx không phải tự nhiên mà có. Nó ra đời từ một nhu cầu cấp thiết vào đầu những năm 2000. Khi đó, internet bùng nổ và các trang web bắt đầu phải đối mặt với một vấn đề lớn gọi là C10k problem. Đây là bài toán làm thế nào để một máy chủ có thể xử lý 10.000 kết nối đồng thời. Các web server truyền thống như Apache bắt đầu gặp khó khăn vì kiến trúc của chúng.

Một kỹ sư người Nga tên là Igor Sysoev đã bắt đầu phát triển Nginx vào năm 2002 để giải quyết chính xác vấn đề này. Phiên bản công khai đầu tiên ra mắt vào năm 2004. Mục tiêu của Igor rất rõ ràng: tạo ra một web server vừa nhanh, vừa nhẹ, vừa có khả năng mở rộng tuyệt vời.

Bí mật đằng sau thành công của Nginx nằm ở kiến trúc bất đồng bộ, hướng sự kiện (asynchronous, event-driven). Thay vì tạo một tiến trình (process) hoặc luồng (thread) mới cho mỗi yêu cầu của người dùng như các server khác, Nginx hoạt động trên một mô hình khác hẳn. Nó sử dụng các tiến trình worker hiệu quả, mỗi worker có thể xử lý hàng ngàn kết nối cùng lúc. Kiến trúc này giúp Nginx tiết kiệm bộ nhớ và CPU một cách đáng kinh ngạc, đặc biệt là trong môi trường có nhiều kết nối diễn ra đồng thời.

Cách thức hoạt động

Bạn có thắc mắc tại sao kiến trúc Event-Driven của Nginx lại hiệu quả đến vậy không? Hãy thử hình dung một nhà hàng nhé.

Mô hình truyền thống (như Apache): Tưởng tượng nhà hàng có một bồi bàn cho mỗi bàn ăn. Nếu có 100 bàn, bạn cần 100 người bồi bàn. Mỗi người bồi bàn sẽ nhận order, chuyển cho đầu bếp, rồi đứng đợi cho đến khi món ăn xong để mang ra. Nếu đầu bếp làm lâu, người bồi bàn đó sẽ bị kẹt, không thể phục vụ bàn khác. Cách này rất tốn nhân lực (tài nguyên máy chủ) và không hiệu quả khi đông khách.

Mô hình Event-Driven của Nginx: Bây giờ, hãy tưởng tượng một nhà hàng chỉ với vài người bồi bàn siêu đẳng. Một người bồi bàn có thể nhận order từ nhiều bàn cùng lúc. Anh ta nhận order bàn 1, gửi cho bếp, rồi ngay lập tức chạy sang bàn 2 nhận order tiếp mà không cần phải đợi món ăn của bàn 1 hoàn thành. Khi bếp báo món ăn đã xong (một ‘sự kiện’ xảy ra), anh ta sẽ quay lại để phục vụ. Đây chính là cách Nginx hoạt động.

Nginx có một tiến trình chính (master process) và một vài tiến trình con (worker processes). Các worker này lắng nghe các ‘sự kiện’ như có kết nối mới, có dữ liệu để gửi đi, hay kết nối bị đóng. Chúng xử lý hàng ngàn kết nối trên một luồng duy nhất, không bị chặn bởi các tác vụ I/O (đọc/ghi file, kết nối mạng). Nhờ vậy, Nginx tiêu thụ rất ít bộ nhớ và có thể đạt được hiệu suất vượt trội.

Các tính năng và vai trò chính của Nginx

Nginx không chỉ là một web server đơn thuần. Nó giống như một con dao đa năng của Thụy Sĩ dành cho các quản trị viên hệ thống. Dưới đây là những vai trò chính mà Nginx thường đảm nhiệm:

1. Web Server: Đây là chức năng cơ bản nhất. Nginx cực kỳ mạnh mẽ trong việc phục vụ các nội dung tĩnh (static content) như HTML, CSS, hình ảnh, video. Tốc độ của nó trong tác vụ này gần như không có đối thủ.
2. Reverse Proxy: Đây là một trong những ứng dụng phổ biến nhất. Reverse proxy là gì? Nó là một máy chủ trung gian đứng giữa người dùng và máy chủ ứng dụng (backend). Thay vì người dùng kết nối trực tiếp đến ứng dụng, họ sẽ kết nối đến Nginx. Nginx sau đó sẽ chuyển tiếp yêu cầu đến máy chủ phù hợp. Việc này giúp tăng cường bảo mật, cân bằng tải và cache dữ liệu hiệu quả. Nginx reverse proxy là một công cụ cực kỳ hữu ích.
3. Load Balancer (Bộ cân bằng tải): Khi website của bạn có quá nhiều truy cập, một máy chủ sẽ không thể xử lý hết. Lúc này, bạn cần nhiều máy chủ chạy song song. Nginx load balancer sẽ đóng vai trò như một người điều phối giao thông, phân chia các yêu cầu của người dùng đến các máy chủ khác nhau. Điều này đảm bảo không có máy chủ nào bị quá tải, giúp website hoạt động ổn định và nhanh chóng.
4. HTTP Cache: Nginx có thể lưu lại các bản sao của nội dung đã được yêu cầu trước đó. Khi có yêu cầu mới cho cùng nội dung đó, Nginx sẽ trả về từ bộ nhớ cache thay vì phải hỏi lại máy chủ backend. Việc này giúp giảm tải cho server và tăng tốc độ phản hồi cho người dùng.
5. SSL/TLS Termination: Nginx có thể xử lý việc mã hóa và giải mã SSL/TLS, giảm gánh nặng tính toán cho các máy chủ ứng dụng phía sau.

Ưu điểm và nhược điểm của Nginx

Mọi công cụ đều có điểm mạnh và điểm yếu, Nginx cũng không ngoại lệ. Việc hiểu rõ chúng sẽ giúp bạn đưa ra lựa chọn đúng đắn cho dự án của mình.

Ưu điểm

• Hiệu suất đỉnh cao: Khả năng xử lý hàng ngàn kết nối đồng thời với tài nguyên tối thiểu là điểm mạnh lớn nhất. Rất lý tưởng cho các trang web có lưu lượng truy cập cao.
• Tiêu thụ ít tài nguyên: Kiến trúc event-driven giúp Nginx sử dụng rất ít RAM và CPU, ngay cả khi tải nặng.
• Khả năng mở rộng tuyệt vời: Dễ dàng mở rộng theo chiều ngang bằng cách thêm nhiều máy chủ và sử dụng Nginx làm bộ cân bằng tải.
• Đa năng: Hoạt động tốt với vai trò web server, reverse proxy, load balancer, và nhiều hơn thế.
• Phục vụ nội dung tĩnh xuất sắc: Tốc độ phục vụ file tĩnh của Nginx là huyền thoại.

Nhược điểm

• Cấu hình phức tạp hơn cho người mới: So với Apache và file .htaccess tiện lợi, cú pháp cấu hình Nginx có thể hơi khó làm quen ban đầu. Mọi thay đổi đều cần thực hiện trong các file cấu hình trung tâm và phải reload lại dịch vụ.
• Hệ sinh thái module không đa dạng bằng Apache: Mặc dù Nginx có rất nhiều module mạnh mẽ, nhưng Apache với lịch sử lâu đời hơn có một thư viện module của bên thứ ba cực kỳ lớn, bao phủ gần như mọi nhu cầu.
• Hỗ trợ hạn chế cho nội dung động: Nginx không thể tự xử lý nội dung động (như PHP). Nó cần chuyển yêu cầu này đến một trình xử lý bên ngoài như PHP-FPM.

So sánh Nginx vs Apache

Cuộc đối đầu kinh điển Nginx vs Apache luôn là chủ đề nóng hổi. Cả hai đều là những web server tuyệt vời, nhưng chúng được thiết kế với triết lý khác nhau. Lựa chọn nào phù hợp còn tùy thuộc vào nhu cầu của bạn. dưới đây là bảng so sánh cụ thể:

Vậy nên chọn cái nào?

• Chọn Nginx khi: Website của bạn có lưu lượng truy cập cao, chứa nhiều nội dung tĩnh, hoặc bạn cần một reverse proxy/load balancer hiệu quả. Đây là lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng hiện đại.
• Chọn Apache khi: Bạn đang sử dụng shared hosting (nơi .htaccess rất phổ biến), bạn cần sự linh hoạt trong cấu hình ở cấp thư mục, hoặc bạn muốn một giải pháp dễ cài đặt và có cộng đồng hỗ trợ khổng lồ.

Một giải pháp rất phổ biến hiện nay là kết hợp cả hai: sử dụng Nginx làm reverse proxy đứng trước Apache. Nginx sẽ xử lý tất cả các yêu cầu từ người dùng, phục vụ file tĩnh và chuyển các yêu cầu nội dung động cho Apache xử lý. Cách này tận dụng được điểm mạnh của cả hai. Bạn nghĩ sao về ý tưởng này?

Các trường hợp sử dụng Nginx phổ biến nhất

Nhờ tính linh hoạt và hiệu suất cao, Nginx đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong nhiều kịch bản. Dưới đây là những cách sử dụng Nginx phổ biến mà bạn có thể gặp hàng ngày:

1. Tăng tốc website WordPress: WordPress là một nền tảng tuyệt vời nhưng có thể trở nên chậm chạp. Sử dụng Nginx làm web server hoặc làm reverse proxy cache trước Apache có thể cải thiện tốc độ tải trang một cách đáng kể. Các nhà cung cấp hosting hiệu suất cao như Kinsta đều sử dụng Nginx.
2. Làm ‘bộ mặt’ cho các ứng dụng Node.js, Python, Ruby: Các ứng dụng được viết bằng Node.js hay Python thường chạy trên một cổng (port) riêng. Sử dụng Nginx làm nginx reverse proxy cho phép bạn truy cập ứng dụng qua cổng 80/443 tiêu chuẩn, quản lý SSL và cân bằng tải một cách dễ dàng.
3. Xây dựng hệ thống có khả năng chịu tải cao: Đối với các trang thương mại điện tử vào mùa sale, hay các trang tin tức khi có sự kiện nóng, lưu lượng truy cập có thể tăng đột biến. Dùng nginx load balancer để phân phối tải trên nhiều máy chủ là giải pháp cứu cánh, giúp website không bị sập.
4. Phân phát video streaming: Nginx có module ngx_http_mp4_module hỗ trợ streaming video hiệu quả. Nó cho phép người dùng tua đến bất kỳ đoạn nào của video mà không cần tải toàn bộ file về, một tính năng cực kỳ quan trọng cho các dịch vụ video.
5. Cổng vào cho kiến trúc Microservices: Trong kiến trúc microservices, bạn có hàng chục dịch vụ nhỏ lẻ. Nginx thường được dùng làm API Gateway, đóng vai trò là điểm vào duy nhất, định tuyến các yêu cầu đến đúng dịch vụ, xác thực và giám sát.

Hướng dẫn cài đặt Nginx cơ bản trên Ubuntu/CentOS

Bạn đã sẵn sàng tự mình trải nghiệm Nginx chưa? Việc cài đặt Nginx trên các hệ điều hành Linux phổ biến như Ubuntu và CentOS thực ra khá đơn giản. Đây là hướng dẫn cơ bản, bạn thử xem nhé!

Cài đặt Nginx trên Ubuntu

Đầu tiên, hãy cập nhật danh sách gói của bạn:

sudo apt update

Sau đó, cài đặt Nginx bằng một lệnh duy nhất:

sudo apt install nginx

Sau khi cài đặt xong, Nginx sẽ tự động khởi chạy. Bạn có thể kiểm tra trạng thái của nó:

sudo systemctl status nginx

Nếu thấy dòng chữ active (running) màu xanh lá, xin chúc mừng, bạn đã cài đặt thành công!

Cài đặt Nginx trên CentOS

Trên CentOS, bạn sẽ sử dụng trình quản lý gói yum hoặc dnf. Đầu tiên, hãy cài đặt kho lưu trữ EPEL:

sudo yum install epel-release

Sau đó, cài đặt Nginx:

sudo yum install nginx

Cài xong, bạn cần khởi động Nginx và cho phép nó khởi động cùng hệ thống:

sudo systemctl start nginx
sudo systemctl enable nginx

Để kiểm tra, bạn có thể mở trình duyệt và truy cập vào địa chỉ IP của máy chủ. Nếu thấy trang chào mừng Welcome to nginx!, bạn đã làm được rồi đó! Đây là bước đầu tiên trong nginx tutorial của bạn.

Tìm hiểu cấu trúc file và các directive quan trọng trong Nginx

Để thực sự làm chủ Nginx, bạn cần hiểu cách cấu hình Nginx. Các file cấu hình của Nginx thường nằm trong thư mục /etc/nginx/.

Cấu trúc thư mục chính

• /etc/nginx/nginx.conf: Đây là file cấu hình chính, nơi bạn thiết lập các tùy chọn toàn cục như số lượng worker process.
• /etc/nginx/sites-available/: Thư mục này chứa các file cấu hình cho từng website (gọi là server block) mà bạn muốn host. Bạn có thể tạo một file cho mỗi trang web.
• /etc/nginx/sites-enabled/: Thư mục này chứa các liên kết tượng trưng (symbolic link) đến các file trong sites-available. Nginx chỉ đọc các cấu hình trong sites-enabled. Cách làm này giúp bạn dễ dàng bật hoặc tắt một website mà không cần xóa file cấu hình gốc.

Các directive quan trọng

Directive là các lệnh cấu hình trong Nginx. Dưới đây là một số directive cơ bản trong một server block:

server {
    listen 80; # Lắng nghe ở cổng 80 (HTTP)
    server_name your_domain.com www.your_domain.com; # Tên miền của website

    root /var/www/your_domain; # Thư mục gốc chứa file của website
    index index.html index.htm; # Các file mặc định khi truy cập thư mục

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404; # Cố gắng tìm file, nếu không có thì báo lỗi 404
    }
}

• server: Định nghĩa một máy chủ ảo để host một website.
• listen: Chỉ định cổng mà Nginx sẽ lắng nghe các yêu cầu.
• server_name: Đặt tên miền cho website. Nginx dùng nó để phân biệt các yêu cầu cho nhiều trang web khác nhau trên cùng một IP.
• root: Đường dẫn đến thư mục chứa mã nguồn của trang web.
• location: Một khối rất mạnh mẽ, cho phép bạn định nghĩa cách xử lý các yêu cầu dựa trên URI (đường dẫn). Bạn có thể dùng location để thiết lập quy tắc cho các file ảnh, các đường dẫn API, hay chuyển yêu cầu cho PHP-FPM.

Câu hỏi thường gặp về Nginx (FAQ)

Bạn còn câu hỏi nào khác về Nginx không? Hãy để lại bình luận bên dưới, WiWeb sẽ rất vui được giải đáp!

Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp website chuyên nghiệp, được tối ưu hóa hiệu suất với những công nghệ hàng đầu như Nginx, đừng ngần ngại liên hệ với WiWeb. Chúng tôi luôn sẵn sàng tư vấn và mang đến cho bạn một website mạnh mẽ và tốc độ.