【Nginx】Nginx高性能的原因

1、epoll多路复用模型

在epoll模型出现之前，java使用的模型有java bio模型和linux select模型。

java bio模型如下图所示：

当client与server传输数据时，需要client与server建立socket长连接，然后用socket.write向tcp/ip缓冲区中写入数据，client端只有当write将所有的数据写入tcp/ip缓冲区后才会返回。在这种模型下如果因为网络原因，数据传输缓慢，write就得等待缓冲区中的数据传输过去后才能继续向缓冲区中写入数据，因此client端的返回也会变得缓慢（通俗点讲的阻塞）。

linux select模型如下图所示：

在linux select模型下，客户端会先阻塞自己然后监听100个客户端连接（假设有100个客户端连接着），当有连接状态发生改变时，server会唤醒自己然后遍历100个连接，找出其中发生改变的一个或多个连接然后执行read操作。
这种模型相对java bio模型的优点是：当server程序被唤醒时，必定是有连接的状态发生了改变，意味着缓冲区中有数据可以读或者有空间可以写，因此唤醒后不用等待。但是缺点也很明显，就是在有很多个客户端连接着的情况下每次都要遍历上千个连接，这种操作是非常耗时的。

epoll模型如下图：

同样假设有100个客户端连接，在epoll模型下，server会监听100个连接并且设置回调函数，当连接发生变化时，会直接将自己唤醒，并且执行回调函数。这样一来就不用每次都去遍历100个连接，节省了时间消耗。

2、master worker进程模型

master-worker模型如下图所示：

当我们启动nginx时，会先启动一个master进程，该进程根据配置文件生成一定数量的子进程worker，由于是子进程，master跟各个worker进程共享内存空间。此后master只接收管理员的信号和监听网络端口，当网络端口中有连接请求时，根据epoll模型，master会唤醒自己并调用回调函数，将建立连接的操作交给worker执行，各个worker会去争抢一个accept的锁，由抢到该锁的worker执行建立连接的操作。同时worker也是基于epoll模型，当有连接发生变化时会唤醒自己并执行read或write操作。
由于worker是master的子进程，因此master可以享有worker的内存空间，当worker进程死亡时master会获取worker进程的所有数据然后重新生成一个worker进程并回复数据。
nginx的无缝重启操作也是基于这个原理，重启时master并不重启，重启的只是worker进程。

3、协程机制

协程是线程的内存模型，协程的切换开销非常的小，因为切换协程时不用切换cpu，只用切换内存。
nginx的worker是单线程工作的，worke上有多个连接，当连接发生阻塞时，worker只需要切换协程，而协程的切换开销比线程小得多，因此即使worker是单线程的它也能高效的处理多个连接。