高并发场景下，Nginx如何扛住百万级请求?

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

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。