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高并发场景下,Nginx如何扛住百万级请求?

off999 2025-02-10 13:56 20 浏览 0 评论

Nginx是大型架构的必备中间件,也是大厂必备技能,下面我就重点详解高并发场景下,Nginx实现高并发的关键技术@mikechen

本文作者:陈睿|mikechen

文章来源:mikechen.cc

事件驱动模型

Nginx 采用事件驱动模型,能够高效地处理大量的并发连接。

Nginx通过事件循环机制,避免了每个请求独立创建线程、或进程的做法,而是用一个进程、或少数几个进程,就可以处理成千上万的并发连接。

与传统的线程模型相比,这种事件驱动的方式可以显著减少系统开销和内存占用。

假设有10000个并发连接需要处理,如果每个连接都独立分配一个线程,系统就需要启动10000个...线程来处理这些连接。

这会导致大量的上下文切换和内存占用,使用事件驱动模型后,Nginx只需要几个工作进程,比如:每个工作进程通常处理上千个连接。

这样,每个工作进程在事件循环中处理所有请求,避免了线程的高开销。

异步非阻塞I/O

Nginx 使用异步非阻塞I/O模型,一个工作进程可以同时处理多个连接的请求。

当一个连接的I/O操作阻塞时,工作进程可以处理其他连接的请求,避免了线程的上下文切换开销。

与同步阻塞I/O相比,异步非阻塞I/O可以在I/O操作未完成时,继续处理其他任务,不会因为等待数据而阻塞其他连接的处理。

异步操作

当Nginx需要进行I/O操作(如:读取数据、或写入数据到客户端)时,它不会等待操作完成。

而是将I/O操作提交给操作系统,系统在处理完这些I/O操作后会通过事件机制通知Nginx。

非阻塞I/O

每个连接使用非阻塞模式,这意味着Nginx可以同时处理多个连接,即使某些连接的I/O操作还在进行中,Nginx也能继续处理其他连接的请求。

假如:Nginx正在处理一个上传请求,传统的同步I/O会等待文件上传完成后才返回。

而异步I/O可以在上传操作还没有完成时,继续处理其他请求,而不会阻塞整个进程的处理能力。

模块化设计

Nginx 的模块化设计使得它非常灵活,可以根据不同的需求定制、和扩展。

Nginx 提供了丰富的模块,包括 HTTP 模块、邮件代理模块等,可以满足各种应用场景。

核心模块

处理基本的Web服务器功能,如:HTTP协议支持、TCP/UDP负载均衡、反向代理、SSL加密...等。

第三方模块

Nginx允许用户根据需要通过编译扩展模块,支持如:WebSocket、动态内容缓存、权限认证。。。等功能。

这些模块可以在Nginx的编译时被启用,或者通过动态加载。

Nginx性能优化

Nginx内置了非常高效的缓存机制,比如:通过缓存静态资源(如:图片、CSS、JS文件...等等)。

http {
    proxy_cache_path /path/to/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m;
    server {
        location / {
            proxy_cache my_cache;
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

以及,和代理缓存动态内容(如API响应),可以显著减少后端服务器的压力。

对于静态内容,Nginx可以直接从本地缓存读取,避免了每次请求都访问后端。

Nginx的配置能够针对高并发场景进行进一步优化:

  • worker_processes:设置为CPU核心数,可以最大化Nginx的处理能力。
  • worker_connections:配置每个工作进程的最大连接数,适应大流量的场景。
  • keepalive_timeout:设置TCP连接的保持时间,避免过早关闭连接影响性能。
  • sendfile:开启sendfile可以直接将文件内容从磁盘发送到网络,不经过用户空间,提高文件传输效率。

本文作者:陈睿|mikechen

文章来源:mikechen.cc

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