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Nginx是大型架構(gòu)的必備中間件，下面我就全面來(lái)詳解Nginx抗住百萬(wàn)并發(fā)背后的技術(shù)。

Nginx核心架構(gòu)

Nginx 采用經(jīng)典的 Master-Worker 進(jìn)程模型，這種設(shè)計(jì)是其高性能、和高可用性的基石。

整體架構(gòu)，如下圖所示：

+-------------+
|Master|
+------+------+
|
+------------+------------+
||
+----+----++-----+-----+
|Worker1||Worker2|
+----+----++-----+-----+

Master 進(jìn)程，主要負(fù)責(zé)讀取、和解析配置文件，以及，管理 Worker 進(jìn)程的啟動(dòng)、關(guān)閉和重啟…等等。

Worker 進(jìn)程，處理客戶(hù)端的請(qǐng)求，比如： HTTP 請(qǐng)求、TCP/UDP …連接等等等。

通常，Worker 進(jìn)程的數(shù)量會(huì)配置為與服務(wù)器的 CPU 核心數(shù)相同、或兩倍，以便充分利用多核 CPU 的并行處理能力。

多個(gè) Worker 進(jìn)程可以并行處理請(qǐng)求，充分發(fā)揮多核 CPU 的性能。

高性能事件驅(qū)動(dòng)模型

高性能事件驅(qū)動(dòng)模型，這是 Nginx 能夠處理百萬(wàn)并發(fā)的核心。

與傳統(tǒng)的“一個(gè)連接一個(gè)線程/進(jìn)程”模型不同，Nginx 采用事件驅(qū)動(dòng)模型。

如下圖所示：

1. epoll_wait 等待就緒事件（如連接/讀/寫(xiě)）
2.就緒事件觸發(fā)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)回調(diào) handler（如讀取數(shù)據(jù)）
3.繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)下一批事件

事件驅(qū)動(dòng)模型的核心是：程序不再被動(dòng)地等待任務(wù)、或按照固定的流程執(zhí)行。

而是主動(dòng)地監(jiān)聽(tīng)，并響應(yīng)各種“事件”的發(fā)生。

比如：當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生時(shí)（如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到達(dá)、定時(shí)器觸發(fā)、用戶(hù)操作…等），程序會(huì)執(zhí)行預(yù)先注冊(cè)好的回調(diào)函數(shù)來(lái)處理它。

Nginx 并不“主動(dòng)干活”，而是“事件來(lái)了才響應(yīng)”，這大幅減少了空耗、與阻塞。

IO多路復(fù)用

事件驅(qū)動(dòng)模型的底層支撐，就是操作系統(tǒng)提供的 I/O 多路復(fù)用機(jī)制。

Nginx 在 Linux 下默認(rèn)使用 epoll，性能極高。

epoll 采用了一種“事件就緒通知”機(jī)制，當(dāng)某個(gè)文件描述符上的事件就緒時(shí)（例如，數(shù)據(jù)可讀）。

內(nèi)核會(huì)主動(dòng)，將其添加到 epoll 實(shí)例維護(hù)的一個(gè)就緒列表（ready list）中。

epoll 相比 select/poll，不僅能支持百萬(wàn)連接，而且是“事件通知機(jī)制”，避免無(wú)效遍歷。

所以，I/O 多路復(fù)用的價(jià)值，可以大幅提升并發(fā)能力。

異步非阻塞 I/O

Nginx 的所有 I/O 操作都是 異步非阻塞的，這意味著：不需要線程等待數(shù)據(jù)，所有 read/write 都立刻返回。

這樣，可以確保 Nginx 的 Worker 進(jìn)程，永遠(yuǎn)不會(huì)在 I/O 操作上被掛起，它總是忙于處理那些已經(jīng)就緒的事件。

客戶(hù)端連接 socket →注冊(cè)讀事件（非阻塞）→等數(shù)據(jù)到達(dá)
→數(shù)據(jù)到達(dá)觸發(fā)事件→回調(diào)讀取→注冊(cè)寫(xiě)事件
→數(shù)據(jù)寫(xiě)回→關(guān)閉或保持連接（Keepalive）

總之，異步非阻塞 I/O ，是與事件驅(qū)動(dòng)模型、I/O 多路復(fù)用緊密結(jié)合，這是Nginx實(shí)現(xiàn)高性能的核心。

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