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本文作者:陈睿|mikechen
文章来源:mikechen.cc
Nginx架构设计
Nginx 实现百万并发连接并非依赖单一因素,而是其架构设计、多种优化策略的结果
Nginx 的核心设计是事件驱动模型,这种模型允许 Nginx 高效地处理多个并发连接。
事件驱动模型的工作原理是,当有新连接到达时,Nginx 会将连接事件添加到事件队列中,然后通过事件循环来处理这些事件。
事件循环会不断地检查事件队列,处理连接事件,并将事件从队列中移除。
这种模型与传统的线程模型有很大的区别:线程模型需要为每个连接创建一个线程,这会导致内存耗尽和 切换开销。
相比之下,事件驱动模型可以在一个线程中处理多个连接,这使得 Nginx 的内存占用和 CPU 使用率显著降低。
Nginx异步非阻塞模式
Nginx 的异步非阻塞 I/O 模型与事件驱动模型相辅相成,共同实现了高并发。
异步非阻塞 I/O 意味着 Nginx 在发起 I/O 操作后,不会阻塞等待结果,而是继续处理其他连接。
当 I/O 操作完成时,内核会通过事件通知 Nginx。
这种模型使得 Nginx 能够充分利用 CPU 资源,即使单个连接的处理时间较长,也不会影响其他连接的处理。
与同步阻塞 I/O 模型相比,异步非阻塞 I/O 模型极大地提高了服务器的吞吐量和响应速度。
I/O模型的选择
Nginx 使用 epoll 和 kqueue 这两个高性能的 I/O 复用机制来处理并发连接。
epoll 是 Linux 内核中的 I/O 复用机制,而 kqueue 是 FreeBSD 和 macOS 中的 I/O 复用机制。
尤其是在Linux系统上,epoll提供了较高的性能和扩展性,适合处理大量并发连接。
如下图所示:
这些机制允许 Nginx 高效地处理多个 socket 连接,并在事件发生时通知 Nginx。
Nginx优化策略
除了以上核心技术,Nginx 还采用了诸多优化策略来提高并发处理能力:
Keep-alive 连接: 保持长连接可以减少建立连接的开销,提高效率;
缓存机制: Nginx 提供了多种缓存机制,例如:页面缓存、静态文件缓存...等,可以有效减少服务器的负载;
高效的算法和数据结构: Nginx 使用高效的算法和数据结构,例如红黑树、哈希表。。。等,来管理连接和数据;
负载均衡: Nginx 可以作为反向代理服务器,实现负载均衡,将请求分发到多台服务器上,提高系统的整体处理能力。
这些技术使得 Nginx 可以高效地处理并发连接,以及,通过优化策略、和配置,Nginx 可以进一步提高并发处理能力!
本文作者:陈睿|mikechen
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