Nginx为什么能快到根本停不下来？
Nginx 以其高性能，稳定性，丰富的功能，简单的配置和低资源消耗而闻名。本文从底层原理分析 Nginx 为什么这么快！
Nginx 的进程模型
Nginx 服务器，正常运行过程中：
- 多进程：一个 Master 进程、多个 Worker 进程。
- Master 进程：管理 Worn X % ( 0 k C ;ker 进程。对2 d q 9 ( { 7 , s外接口：接收外部的操作（信号）；对内转发：根据外部的操作的不同，通过信号u Q并发
Nginx 为什么拥有高性能并且能够支撑高并发？
- Nginx 采f L P # h P用多进程+异步非阻塞方R 2 7 % c 6 -式（IO 多路复用 Epoll）。
- 请求的完整过程：? f建立链接→读取 8 1请求→解析请求→处理请求→响应请求。
- 请求的完整过程对应到底层就是：读写 Socket 事件。
Nginx 的事件处理模型
Request：Nginx 中 HTTP 请求。
基本的 HTTy ~ r P + J 4P Web Server 工作模式：
- 接收请求：逐行读取请求行和请求头，判断段有请求体后，读取请求体。
- 处1 d % F理请求。
- 返回响应：根据处理结果，生成相应的 HTTP 请求（响应行、响应头、响应体）。
Nginx 也是这O I ) 块，实现特定的算法，在众多的后端服务器中，选择一个服务器出来作为某个请求的转发服务器。
常见E C $ I U 5问题剖N / # p 8 Q 4 0析
NG ; i $ iginx v} ? 3 m * Ds Apache
Ngin` u E # % S 9x：
- I7 W a 7 A ] mO 多路复用，Epoll（P P q Y A p Bfreebsd 上是 kqueue）
- 高性能
- 高并发
- 占用系f _ W ` * l 1统资源少
Apache：
- 阻塞+多进程/多线程
- 更稳定，Bug 少
- 模块更丰富
Ngio z , + E r $ pnx 最大连接数
基础背景：
- Nginx 是多进程模型，Worker 进程用于处理请求。
- 单个进程的连接数（文件描述符 fd），有上限（nofile）：uliE ~ ^mit -nF M Z。
- Nginx 上配置单个 Worker 进程的最大连接数：worker_connections 上限C B 3 V S {为 nofile。
- Nginx 上配置 Worker 进程的数量：worker_processes。
因此，Nginx 的最大连接数：
- Nginxd i x q X 4 g 的最大连接数：Worker 进程数量 x 单个 Worker 进程的最大连接数。
- 上面是 Nginx 作为通用服务器时，最大的连接数。
- Nginx 作为反g % M向代理服务器时，0 Y O l能够服务的最大连接数：（Worker 进程数量 x 单个 Worker 进程& j 0 R的最大连接数）/ 2。
- Ngq , o Y 5inx 反向代理时，会建立 Client 的连接和后端 Web Server% E Y 0 的连接，占用 2s % d x M T K 个连接。
思考：
- 每打开一个 Socket 占用一个 fd？
- 为什么，一个进程能够打开的 fd 数量有限制？
HTTP 请求和响应
HTTP 请求：
- 请求行：method、uri、http version
- 请求头
- 请求体
HTTP 响应：
- 响应行：h{ l N %ttp version、status code
- 响应头
- 响应体
IO 模型
处理多个请求时，可以采用：IO 多路复用或者阻塞 IO+多线程：
- IO 多路复用：一个线程，跟踪多个 Sockeu j ( A X ; . ft 状态，哪个就绪，就读写哪个。
- 阻塞 IO+多线程：每一个请求，新建一个服务线程。
IO 多路复v x W用和多线程的适用场景？
- IO 多路复用：单个连接的请求处理速度没有优势。
- 大并发量：只使用一个线程，处理大量的并发请求，降低上下文环境切换损耗，也不需要S L *考虑并发问题，相对可以处理更多的请求。
- 消耗更少的系统资源（8 R t k U H $ * v不需要线程调度开销）。
- 适用O } : * e ^ W于长连接的情况（) B % ! K a多, [ q Z线程模式长连接容易造成线程过多，造成频繁调度）。
- 阻塞 IO +多线程：实现简单，可以不依赖系e * P统调用。
- 每t } 8 0 ( S z 5 u个线程，! [ g H都需要时间和空间。
- 线程数量增长时，线程调度开销指数增v . I长。
sel+ c L i @ cect/poll 和 epoll 比较如f a z n # g s下：
select/poll 系统调用：
// selJ _ _ u $ A - Zect&n7 N a z X 8 0bsp;3 _ c { ? z - B系统调用
int select(int maxfdp,fd_set&nY % M R F ybspw { h ^ O +;*rt { ` p / _ _ ) ieadfds,fd_set 7 F - D L z k;*writefds,fr v Q B . |d_set *errorfds,struct timeval *time= q D 0 v r : Nout);&nbsk S 8p;
// poll 系统调用
int poll(struct pollfd fds, nfds_t nfds, int tim* l eout)；select：
- 查询 fd_set 中，是否有就绪的 fd，可以设定一个超时时间，当有 fd (File descripter) 就绪或超时返回。
- fd_set 是一个位集合，大小是在编译内核时的常量，默认大小为 1024。
- 特点：连接数限制，fd_set 可表示的 fd 数量太小了；线性扫描：判断 fd 是否就绪，需要遍历一边 fd_set；数据复制：用户空间和内核空间，复制连接就绪状态信息。
poll：
- 解决了连接数限制：poll 中将 sel: L N o S L :，5 ) 6 e } .event 事件驱动：
- 事件机制：避免{ r 5线性扫描，为每个 fdH w N v K Q ~，注册一个监听事件，fd 变更为就绪时，将 fd 添加到就绪链表。
- fd 数量：无限制（OS 级别的限制，单个进B 8 1 a D * N L程能打开多少( N # L L } T w 2个 fd）。
select，poll，epoll：
- I/O 多路复用的机制。
- I/O 多路复用就通过一种机制，可以监视多b . W O T U :个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作；监视多个文件描述符。2 a l k
- 但 select，poll，epoll 本质上都是同步 I/O：用户进程负责读写（从内核空间拷贝到用户空间），读写过程中，用户进程是阻塞的；异步 IO，无需用户进程负责读写，异步 IO，会负责o l . (从内核空间拷贝到用户空间。
Nginx 的并发处理能力
关于 Nginx 的并发处理能力：并发连接数，一般优化后，峰值能保持在K 4 l O 1~3w 左右。（内存和 CPU 核心数不同，会有进一步优B p ] D w : 5化空间）