Nginx如何实现百万高并发连接?

在大型互联网架构处理高并发至关重要,下面我就重点详解Nginx如何实现百万并发连接的关键技术@mikechen

Nginx事件驱动架构

Nginx使用了事件驱动、和异步处理的方式来处理请求,这使得Nginx可以同时处理大量的连接,而不需要创建大量的线程、或进程。

如下图所示:

Nginx如何实现百万高并发连接?-mikechen

Nginx采用事件驱动模型,能够同时处理大量的连接。

Nginx 的事件驱动模型,提供了以下优点:

  • 高并发性:Nginx 可以处理大量并发连接,而不需要创建大量的进程、或线程;
  • 低延迟:Nginx 可以快速响应请求,因为它不需要等待 I/O 操作完成;
  • 高吞吐量:Nginx 可以处理大量的请求和响应,而不会受到 I/O 操作的限制。

 

Nginx异步非阻塞模式

每个工作进程,使用 “异步非阻塞” 的方式处理请求,这使得它可以在一个进程中高效地处理大量的连接,而不会因为某个连接的延迟阻塞其他连接的处理。

Nginx如何实现百万高并发连接?-mikechen

在传统的同步阻塞 I/O 模型中,一个进程、或线程,在等待 I/O 操作完成时会被阻塞,无法处理其他任务。

然而,Nginx 使用了异步非阻塞 I/O 模型,这意味着:

当 Nginx 发起一个 I/O 操作,比如:读取文件、或发送网络请求时,它不会阻塞等待操作完成。

相反,Nginx 会继续执行其他任务,例如处理其他请求或发送响应。

当 I/O 操作完成时,Nginx 会收到一个回调通知,允许它继续处理该请求。

 

IO多路复用

Nginx 在 Linux 和类 Unix 系统中使用: epoll(Linux)、或 kqueue(FreeBSD、macOS)等高效的事件通知机制。

相比于传统的轮询(poll)、或 select 模式,epollkqueue 更加高效。

epoll 是 Linux 提供的一种高效的事件通知机制,它允许程序注册感兴趣的事件,并在事件发生时立即得到通知。

epoll 不会每次遍历所有的连接,而是直接返回那些有事件发生的连接,从而避免了大量的 I/O 操作。

如下图所示:

Nginx如何实现百万高并发连接?-mikechen

epoll能高效地管理海量连接,使得Nginx能够同时处理大量的并发请求。

epoll的事件通知机制是基于事件的,只有当某个文件描述符上有事件发生时,才会通知应用程序。

从而,避免了无谓的轮询,提高了系统性能。

 

Nginx缓存优化

可以使用Nginx的proxy_cache模块进行缓存配置,配置Nginx缓存静态文件、和频繁访问的数据。

从而,可以减轻后端服务器负担,提高响应速度。

以及,通过增加Nginx实例来处理更多的并发连接,如下图所示:

Nginx如何实现百万高并发连接?-mikechen

可以使用负载均衡器,比如:Nginx负载均衡模块、HAProxy…等,将流量均匀分配到多个Nginx节点上,从而提升整体处理能力。

mikechen睿哥

mikechen睿哥,十余年BAT架构经验,资深技术专家,就职于阿里、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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