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Nginx如何实现百万并发连接?

off999 2025-01-05 19:30 26 浏览 0 评论

在大型互联网架构场景，处理高并发连接的能力至关重要，本篇就重点详解Nginx如何实现百万并发连接的关键技术@mikechen

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

文章来源：mikechen.cc

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