Nginx高性能最全详解(图文全面总结)

Nginx之所以能够成为高性能Web服务器的代表，其高性能架构设计是关键@mikechen

Nginx 高性能架构

Nginx的设计目标是实现高并发、高性能和低资源消耗。

Nginx采用了以下关键架构：Master-Worker 多进程模型。

整体架构，如下图所示：

Nginx使用一个Master进程、和多个Worker进程。

            +----------------+
            |   Master 进程   |
            +--------+-------+
                     |
        +------------+-------------+
        |            |             |
+-------v-----+ +----v-------+ +---v--------+
| Worker 进程 | | Worker 进程 | | Worker 进程 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
        |            |              |
    客户端连接1   客户端连接2   客户端连接N

Master进程

Master进程负责：管理Worker进程，包括：加载配置文件、启动/停止Worker进程和处理信号。

比如：

• 加载配置文件，初始化环境；

• 启动并管理 Worker 进程；

• 接收管理员发出的控制信号（如 reload, quit）；

Worker进程

Worker进程：负责处理实际的客户端请求。

每个 Worker 独立处理客户端请求，执行：

• 接收连接：监听端口，accept socket；

• 读取请求：解析 HTTP/TCP 请求；

• 模块分发：匹配 location，调用模块处理；

• 发送响应：使用零拷贝技术将数据写回客户端；

• 连接管理：keepalive、超时、关闭等控制。

每个Worker进程采用单线程模型，但通过异步事件驱动机制处理多个并发连接。

Nginx高性能策略

Nginx高性能策略，包含：

1.配置参数优化

worker_processes：依据服务器 CPU 核心数合理设置，提升并发处理能力，性能测试数据对比。

worker_connections：调整每个 Worker 进程可处理的最大连接数，优化并发性能，不同取值下的性能表现分析。

keepalive_timeout：设置长连接超时时间，减少连接建立开销，对服务器性能的影响评估。

2.系统层面优化

调整文件描述符限制：增大系统对文件描述符的限制，满足 Nginx 高并发需求，不同操作系统下的设置方法。

优化网络参数：如调整 TCP 缓冲区大小、启用 TCP 快速打开等，提升网络传输性能，网络参数调整前后的性能对比。

3.内容压缩与优化

Gzip 压缩：启用 Gzip 模块，对传输内容进行压缩，减少带宽消耗，压缩率与性能提升数据。

Brotli 压缩：介绍 Brotli 压缩算法优势，在 Nginx 中配置 Brotli 压缩的方法，与 Gzip 压缩效果对比。

4.缓存策略

静态内容缓存：

通过expires或add_header指令，设置静态文件的缓存时间。

浏览器和代理服务器根据这些头部信息，在缓存有效期内直接返回缓存内容，无需向Nginx服务器发送请求。

代理缓存：

使用proxy_cache_path和proxy_cache指令，启用Nginx的代理缓存功能。

Nginx将后端服务器返回的响应内容存储在本地缓存中。

当客户端请求相同的内容时，Nginx直接从缓存中返回响应，减少后端服务器的负载。