Nginx 原理和架构

Nginx 是一个免费的，开源的，高性能的 HTTP 服务器和反向代理，以及 IMAP / POP3 代理服务器。Nginx 以其高性能，稳定性，丰富的功能，简单的配置和低资源消耗而闻名。

一.Nginx 的整体架构

Nginx 里有一个 master 进程和多个 worker 进程。master 进程并不处理网络请求，主要负责调度工作进程：加载配置、启动工作进程及非停升级。worker 进程负责处理网络请求与响应。

master进程主要用来管理worker进程，具体包括如下4个主要功能：

1. 接收来自外界的信号。
2. 向各worker进程发送信号。
3. 监控woker进程的运行状态。
4. 当woker进程退出后（异常情况下），会自动重新启动新的woker进程。

woker进程主要用来处理基本的网络事件：

1. 多个worker进程之间是对等且相互独立的，他们同等竞争来自客户端的请求。
2. 一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。
3. worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致。同时，nginx为了更好的利用多核特性，具有cpu绑定选项，我们可以将某一个进程绑定在某一个核上，这样就不会因为进程的切换带来cache的失效。

二.Ngnix 是如何实现高性能的？

事件驱动模型

基于异步及非阻塞的事件驱动模型，可以说是 Nginx 得以获得高并发、高性能的关键因素。这一点上和 Netty 类似，底层都是使用的 BSD kqueue、Linux epoll 及 Solaris event ports。

多进程机制

使用多进程的好处有两点：

1. 进程之间不共享资源，不需要加锁，减少了使用锁对性能造成的影响，同时降低编程的复杂度，降低开发成本。
2. 采用独立的进程，可以让进程互相之间不会影响，如果一个进程发生异常退出时，其它进程正常工作，master 进程则很快启动新的 worker 进程，确保服务不会中断，从而将风险降到最低。

内存池

为了避免出现内存碎片，减少向操作系统申请内存的次数、降低各个模块的开发复杂度，Nginx 设计了简单的内存池，它的作用主要是把多次向系统申请内存的操作整合成一次，这大大减少了 CPU 资源的消耗，同时减少了内存碎片。

三.模块化设计

高度模块化的设计是 Nginx 的架构基础。Openresty 就是在 Nginx 上引入了 lua 等第三方模块，使得扩展更加方便了。