高并发场景下,Nginx如何扛住百万级请求?

createh52周前 (05-25)技术教程4

Nginx是大型架构的必备中间件,也是大厂必备技能,下面我就重点详解高并发场景下,Nginx实现高并发的关键技术@mikechen

本文作者:mikechen

文章来源:mikechen.cc

事件驱动模型

Nginx 的事件驱动模型,是其高性能、高并发的关键所在。

在传统的线程模型中,每个请求都会分配一个独立的线程、或进程来处理。

假设系统需要处理10000个并发连接,那每次创建、或销毁线程,都需要消耗系统资源。

例如:

10,000 个线程 × 1MB/线程 = 10GB 内存;

这样的内存,占用对于大多数服务器来说是不可接受的。

Nginx 的事件驱动模型,Nginx 通常会启动少量的工作进程(通常与 CPU 核心数相同)。

这样,每个工作进程可以处理数千个并发连接,而不是为每个连接创建独立的线程。

异步非阻塞I/O

Nginx使用异步非阻塞I/O模型,避免了因等待I/O操作完成而导致的阻塞。

在这种模型下,当一个连接发起 I/O 操作时,它不会阻塞当前的工作进程。

相反,工作进程会继续处理其他事件,直到操作系统通知 I/O 操作完成。

异步

指操作发起后,调用者无需等待操作完成,可继续执行其他任务。

操作完成时,系统会通过回调函数、事件通知…等机制,告知调用者。

非阻塞

意味着在执行 I/O 操作时,如果操作无法立即完成,程序不会被阻塞挂起,而是立即返回,并可以继续执行后续代码。

所以,这种机制使得 Nginx 能够高效地利用资源,同时处理多个连接。

IO多路复用

为了同时管理多个I/O操作,异步非阻塞I/O,通常结合I/O多路复用技术使用。

比如:epoll、select、poll…等等,

select:最大支持 1024 个文件描述符,且每次调用都需要遍历整个文件描述符集合,性能随并发数量线性下降;

poll:虽然没有文件描述符数量的限制,但每次调用也需要遍历整个文件描述符集合,性能瓶颈明显;

epoll:没有文件描述符数量的限制,且不需要遍历整个集合,性能不受并发数量的影响。

所以,大部分情况下,都会采用epoll 来实现IO多路复用。

epoll 是 Linux 内核,为处理大批量文件描述符而作了改进的 I/O 多路复用技术,它在处理高并发网络连接时具有很高的效率。

epoll 只有在实际有事件发生时才会通知程序,减少了不必要的系统调用、和上下文切换。

Nginx性能优化

通过合理配置 Nginx 的缓存机制,可以显著减少后端服务器的压力,提升系统的响应速度和并发处理能力。

比如:静态资源如图片、CSS、JavaScript 文件…等不经常变化,对这些资源进行缓存,能极大提升网站响应速度。

http {    # 设置缓存时间    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {        expires 30d;  # 缓存30天        add_header Cache-Control "public, max-age=2592000";    }}

比如:代理缓存,在作为反向代理时,对后端服务器的响应进行缓存,减轻后端服务器压力。

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m;server {    location / {        proxy_cache my_cache;        proxy_cache_key "$scheme$host$request_uri";        proxy_cache_valid 200 301 302 10m;        proxy_cache_valid 404 1m;        proxy_pass http://backend_server;    }}

除此之外,还可以结合Nginx的配置,够针对高并发场景,进行进一步优化。

本文作者:mikechen

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