从 NGINX 优秀的核心架构设计,揭秘其为何能支持高并发?

简介目录: 1. Nginx的整体架构 2. Nginx的模块化设计 3. Nginx的请求方式处理 4. Nginx事件驱动模型 5. Nginx进程处理模型   Nginx 是一个 免费的 , 开源的 , 高性能 的 HTTP 服务器和 反向代理 ,以及 IMAP / POP3代理服务器。 Nginx 以其高性能,稳定性,丰富的功能,

目录:

1. Nginx的整体架构

2. Nginx的模块化设计

3. Nginx的请求方式处理

4. Nginx事件驱动模型

5. Nginx进程处理模型

 

Nginx 是一个 免费的 , 开源的 , 高性能 的 HTTP 服务器和 反向代理 ,以及 IMAP / POP3代理服务器。 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。 Nginx 是一个 Web 服务器,也可以用作 反向代理 , 负载均衡器 和 HTTP 缓存 。

很多高知名度的网站都使用 Nginx ,如: Netflix , GitHub , SoundCloud , MaxCDN 等。

 

正文

1. Nginx的整体架构

 

1.1. 主进程

Nginx 启动时,会生成两种类型的 进程 *,一个是 主进程 ( master ), 一个 ( windows版本的目前只有一个)或 多个工作进程 ( worker )。 主进程 并不处理网络请求,主要负责 调度工作进程 ,也就是图示的 3 项: 加载配置 、 启动工作进程 及 非停升级 。所以, Nginx 启动以后,查看操作系统的进程列表,我们就能看到 至少有两个Nginx 进程。

1.2. 工作进程

服务器实际 处理网络请求 及 响应 的是 工作进程 ( worker ),在类 unix 系统上, Nginx可以配置 多个 worker ,而每个 worker 进程 都可以同时处理 数以千计 的 网络请求 。

1.3. 模块化设计

Nginx 的 worker 进程,包括 核心 和 功能性模块 , 核心模块 负责维持一个 运行循环 ( run-loop ),执行网络请求处理的 不同阶段 的模块功能,比如: 网络读写 、 存储读写、 内容传输 、 外出过滤 ,以及 将请求发往上游服务器 等。而其代码的 模块化设计 ,也使得我们可以根据需要对 功能模块 进行适当的 选择 和 修改 ,编译成具有 特定功能的服务器。

1.4. 事件驱动模型

基于 异步及非阻塞 的 事件驱动模型 ,可以说是 Nginx 得以获得 高并发 、 高性能 的关键因素,同时也得益于对 Linux 、 Solaris 及类 BSD 等操作系统内核中 事件通知 及 I/O 性能增强功能 的采用,如 kqueue 、 epoll 及 event ports 。

1.5. 代理(proxy)设计

代理设计,可以说是 Nginx 深入骨髓的设计,无论是对于 HTTP ,还是对于 FastCGI 、 Memcache 、 Redis 等的网络请求或响应,本质上都采用了 代理机制 。所以, Nginx 天生就是高性能的 代理服务器 。

2. Nginx的模块化设计

高度模块化的设计是 Nginx 的架构基础。 Nginx 服务器被分解为 多个模块 ,每个模块就是一个 功能模块 ,只负责自身的功能,模块之间严格遵循 “高内聚,低耦合” 的原则。

 

2.1. 核心模块

核心模块是 Nginx 服务器正常运行 必不可少 的模块,提供 错误日志记录 、 配置文件解析 、 事件驱动机制 、 进程管理 等核心功能。

2.2. 标准HTTP模块

标准 HTTP 模块提供 HTTP 协议解析相关的功能,比如: 端口配置 、 网页编码设置 、 HTTP响应头设置 等等。

2.3. 可选HTTP模块

可选 HTTP 模块主要用于 扩展 标准的 HTTP 功能,让 Nginx 能处理一些特殊的服务,比如: Flash 多媒体传输 、解析 GeoIP 请求、 网络传输压缩 、 安全协议 SSL 支持等。

2.4. 邮件服务模块

邮件服务模块主要用于支持 Nginx 的 邮件服务 ,包括对 POP3 协议、 IMAP 协议和 SMTP协议的支持。

2.5. 第三方模块

第三方模块是为了扩展 Nginx 服务器应用,完成开发者自定义功能,比如: Json 支持、 Lua 支持等。

3. Nginx的请求方式处理

Nginx 是一个 高性能 的 Web 服务器,能够同时处理 大量的并发请求 。它结合 多进程机制和 异步机制 ,异步机制使用的是 异步非阻塞方式 ,接下来就给大家介绍一下 Nginx 的 多线程机制 和 异步非阻塞机制 。

3.1. 多进程机制

服务器每当收到一个客户端时,就有 服务器主进程 ( master process )生成一个 子进程( worker process )出来和客户端建立连接进行交互,直到连接断开,该子进程就结束了。

使用 进程 的好处是 各个进程之间相互独立 , 不需要加锁 ,减少了使用锁对性能造成影响,同时降低编程的复杂度,降低开发成本。其次,采用独