Nginx 并发模型详解:如何处理百万并发请求?

Nginx目前是大型架构的必备中间件,之所以广泛被使用的关键点,就是Nginx的并发能力更强@mikechen

Nginx 如何处理高并发请求

Nginx 作为一个高性能 Web 服务器和反向代理服务器,最著名的特性之一就是它强大的并发处理能力。

在高并发访问场景下,Nginx 能以极低的资源消耗,处理成千上万的连接,这得益于其高效的并发模型设计。

Nginx 并发模型详解:如何处理百万并发请求?-mikechen

Nginx 的设计理念是少量进程处理海量请求,它通过内核级事件通知机制(如 epoll/kqueue)监听所有连接事件。

在单线程内完成多个连接的读写处理,从而极大减少了线程切换、内存开销和上下文切换带来的性能损失。

核心思路:

  • 不为每个连接分配独立线程,而是统一监听、调度和管理。
  • 所有连接都是非阻塞的,避免“慢请求”拖累服务器性能。
  • 精细化事件管理,实现高效 IO 复用。

 

Nginx并发模型原理

Nginx 并发模型详解:如何处理百万并发请求?-mikechen

Master-Worker 进程模型

Nginx 启动时,会启动一个 Master 主进程和若干个 Worker 工作进程。

Master 进程的功能:

  • 读取并解析配置文件
  • 管理 Worker 子进程(启动、重启、关闭)
  • 响应外部信号(如 reload、stop)
  • 不处理实际的 HTTP 请求

Worker 进程的职责:

  • 每个 Worker 独立运行,互不干扰
  • 每个 Worker 是单线程,负责处理客户端所有网络请求
  • Worker 进程内部通过高效的事件循环机制处理多个连接

通常会配置多个 Worker 进程,与 CPU 核心数相等,从而实现最大化并发利用率。

一个请求从客户端到 Nginx 的完整处理流程如下:

客户端发起连接
↓
Master 监听 socket,accept 到新连接
↓
将连接交给某个空闲 Worker(通过 accept_mutex 互斥避免惊群)
↓
Worker 将连接设置为非阻塞并添加到事件循环中
↓
事件触发:读取请求 → 处理请求 → 发送响应
↓
连接关闭或进入 keepalive 等待下次请求

 

事件驱动机制

Nginx 并非为每个连接创建线程,而是采用事件驱动(event-driven)+ 非阻塞 IO的方式。

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每个 Worker 进程维护一个事件循环,不断从操作系统获取就绪事件,然后依次处理:

1. 接收连接 → 2. 读取请求 → 3. 处理业务逻辑 → 4. 发送响应

事件循环示意图如下:

while (true) {
events = epoll_wait(); // 阻塞等待事件发生
for (event in events) {
handle(event); // 处理连接、读写、关闭等事件
}
}

 

异步非阻塞 I/O

在传统阻塞模型中,一个请求的处理(比如读取请求体、访问后端服务)会阻塞线程,影响并发。

Nginx 采用非阻塞 IO,每个操作都不会卡住线程:

  • 调用 recv() 时,如果无数据立即返回 EAGAIN,继续处理其他事件;
  • 等待操作系统通知再回来继续处理该连接;
  • 同样方式处理写操作,避免任何慢连接阻塞主逻辑。

 

Epoll等高效事件处理模型

Nginx 在 Linux 下使用 epoll,在 BSD/macOS 使用 kqueue,它们属于操作系统级别的高效 I/O 多路复用机制:

  • epoll 支持边缘触发(edge-triggered)模式,可减少重复事件通知;
  • 可以同时监听大量 socket 文件描述符;
  • 不需要在每次循环中遍历所有连接,提高大并发下的性能表现;

这相比传统的 select/poll,在连接数成千上万时性能优势巨大。

 

总之,Nginx 的并发模型通过 Master-Worker 进程模型。实现了架构上的清晰和稳定,通过事件驱动机制和异步非阻塞 I/O 实现了单个 Worker 进程的高效并发处理能力。

mikechen

mikechen睿哥,10年+大厂架构经验,资深技术专家,就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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