NGINX以高性能的負載均衡器，緩存，和web服務器聞名，驅動了全球超過 40% 最繁忙的網站，因此

有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對大家有所幫助

一. Nginx的模塊與工作原理

Nginx由內核和模塊組成，其中，內核的設計非常微小和簡潔，完成的工作也非常簡單，僅僅通過查找配置文件將客戶端請求映射到一個location block（location是Nginx配置中的一個指令，用于URL匹配），而在這個location中所配置的每個指令將會啟動不同的模塊去完成相應的工作。

Nginx的模塊從結構上分為核心模塊、基礎模塊和第三方模塊：

核心模塊：HTTP模塊、EVENT模塊和MAIL模塊

基礎模塊：HTTP Access模塊、HTTP FastCGI模塊、HTTP Proxy模塊和HTTP Rewrite模塊，

第三方模塊：HTTP Upstream Request Hash模塊、Notice模塊和HTTP Access Key模塊。

用戶根據自己的需要開發的模塊都屬于第三方模塊。正是有了這么多模塊的支撐，Nginx的功能才會如此強大。

Nginx的模塊從功能上分為如下三類。

Handlers（處理器模塊）。此類模塊直接處理請求，并進行輸出內容和修改headers信息等操作。Handlers處理器模塊一般只能有一個。

Filters （過濾器模塊）。此類模塊主要對其他處理器模塊輸出的內容進行修改操作，最后由Nginx輸出。

Proxies （代理類模塊）。此類模塊是Nginx的HTTP Upstream之類的模塊，這些模塊主要與后端一些服務比如FastCGI等進行交互，實現服務代理和負載均衡等功能。

圖1-1展示了Nginx模塊常規的HTTP請求和響應的過程。

Nginx本身做的工作實際很少，當它接到一個HTTP請求時，它僅僅是通過查找配置文件將此次請求映射到一個location block，而此location中所配置的各個指令則會啟動不同的模塊去完成工作，因此模塊可以看做Nginx真正的勞動工作者。通常一個location中的指令會涉及一個handler模塊和多個filter模塊（當然，多個location可以復用同一個模塊）。handler模塊負責處理請求，完成響應內容的生成，而filter模塊對響應內容進行處理。

Nginx的模塊直接被編譯進Nginx，因此屬于靜態編譯方式。啟動Nginx后，Nginx的模塊被自動加載，不像Apache，首先將模塊編譯為一個so文件，然后在配置文件中指定是否進行加載。在解析配置文件時，Nginx的每個模塊都有可能去處理某個請求，但是同一個處理請求只能由一個模塊來完成。

二. Nginx的進程模型

在工作方式上，Nginx分為單工作進程和多工作進程兩種模式。在單工作進程模式下，除主進程外，還有一個工作進程，工作進程是單線程的；在多工作進程模式下，每個工作進程包含多個線程。Nginx默認為單工作進程模式。

Nginx在啟動后，會有一個master進程和多個worker進程。

1、master進程：管理進程

master進程主要用來管理worker進程，具體包括如下4個主要功能：
（1）接收來自外界的信號。
（2）向各worker進程發送信號。
（3）監控woker進程的運行狀態。
（4）當woker進程退出后（異常情況下），會自動重新啟動新的woker進程。

用戶交互接口：master進程充當整個進程組與用戶的交互接口，同時對進程進行監護。它不需要處理網絡事件，不負責業務的執行，只會通過管理worker進程來實現重啟服務、平滑升級、更換日志文件、配置文件實時生效等功能。

重啟work進程：我們要控制nginx，只需要通過kill向master進程發送信號就行了。比如kill -HUP pid，則是告訴nginx，從容地重啟nginx，我們一般用這個信號來重啟nginx，或重新加載配置，因為是從容地重啟，因此服務是不中斷的。

master進程在接收到HUP信號后是怎么做的呢？

1）、首先master進程在接到信號后，會先重新加載配置文件，然后再啟動新的worker進程，并向所有老的worker進程發送信號，告訴他們可以光榮退休了。

2）、新的worker在啟動后，就開始接收新的請求，而老的worker在收到來自master的信號后，就不再接收新的請求，并且在當前進程中的所有未處理完的請求處理完成后，再退出。

直接給master進程發送信號，這是比較傳統的操作方式，nginx在0.8版本之后，引入了一系列命令行參數，來方便我們管理。比如，./nginx -s reload，就是來重啟nginx，./nginx -s stop，就是來停止nginx的運行。如何做到的呢？我們還是拿reload來說，我們看到，執行命令時，我們是啟動一個新的nginx進程，而新的nginx進程在解析到reload參數后，就知道我們的目的是控制nginx來重新加載配置文件了，它會向master進程發送信號，然后接下來的動作，就和我們直接向master進程發送信號一樣了。

2、worker進程：處理請求

而基本的網絡事件，則是放在worker進程中來處理了。多個worker進程之間是對等的，他們同等競爭來自客戶端的請求，各進程互相之間是獨立的。一個請求，只可能在一個worker進程中處理，一個worker進程，不可能處理其它進程的請求。worker進程的個數是可以設置的，一般我們會設置與機器cpu核數一致，這里面的原因與nginx的進程模型以及事件處理模型是分不開的。

worker進程之間是平等的，每個進程，處理請求的機會也是一樣的。當我們提供80端口的http服務時，一個連接請求過來，每個進程都有可能處理這個連接，怎么做到的呢？

Nginx采用異步非阻塞的方式來處理網絡事件，類似于Libevent，具體過程如下：

1）接收請求：首先，每個worker進程都是從master進程fork過來，在master進程建立好需要listen的socket（listenfd）之后，然后再fork出多個worker進程。所有worker進程的listenfd會在新連接到來時變得可讀，每個work進程都可以去accept這個socket（listenfd）。當一個client連接到來時，所有accept的work進程都會受到通知，但只有一個進程可以accept成功，其它的則會accept失敗。為保證只有一個進程處理該連接，Nginx提供了一把共享鎖accept_mutex來保證同一時刻只有一個work進程在accept連接。所有worker進程在注冊listenfd讀事件前搶accept_mutex，搶到互斥鎖的那個進程注冊listenfd讀事件，在讀事件里調用accept接受該連接。

2）處理請求：當一個worker進程在accept這個連接之后，就開始讀取請求，解析請求，處理請求，產生數據后，再返回給客戶端，最后才斷開連接，這樣一個完整的請求就是這樣的了。

我們可以看到，一個請求，完全由worker進程來處理，而且只在一個worker進程中處理。worker進程之間是平等的，每個進程，處理請求的機會也是一樣的。

nginx的進程模型，可以由下圖來表示：

三. Nginx為啥性能高－多進程IO模型

參考http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTg2NTU0Ng==&mid=407889757&idx=3&sn=cfa8a70a5fd2a674a91076f67808273c&scene=23&srcid=0401aeJQEraSG6uvLj69Hfve#rd

1、nginx采用多進程模型好處

首先，對于每個worker進程來說，獨立的進程，不需要加鎖，所以省掉了鎖帶來的開銷，同時在編程以及問題查找時，也會方便很多。

其次，采用獨立的進程，可以讓互相之間不會影響，一個進程退出后，其它進程還在工作，服務不會中斷，master進程則很快啟動新的worker進程。當然，worker進程的異常退出，肯定是程序有bug了，異常退出，會導致當前worker上的所有請求失敗，不過不會影響到所有請求，所以降低了風險。

2、nginx多進程事件模型：異步非阻塞

雖然nginx采用多worker的方式來處理請求，每個worker里面只有一個主線程，那能夠處理的并發數很有限啊，多少個worker就能處理多少個并發，何來高并發呢？非也，這就是nginx的高明之處，nginx采用了異步非阻塞的方式來處理請求，也就是說，nginx是可以同時處理成千上萬個請求的。一個worker進程可以同時處理的請求數只受限于內存大小，而且在架構設計上，不同的worker進程之間處理并發請求時幾乎沒有同步鎖的限制，worker進程通常不會進入睡眠狀態，因此，當Nginx上的進程數與CPU核心數相等時（最好每一個worker進程都綁定特定的CPU核心），進程間切換的代價是最小的。

而apache的常用工作方式（apache也有異步非阻塞版本，但因其與自帶某些模塊沖突，所以不常用），每個進程在一個時刻只處理一個請求，因此，當并發數上到幾千時，就同時有幾千的進程在處理請求了。這對操作系統來說，是個不小的挑戰，進程帶來的內存占用非常大，進程的上下文切換帶來的cpu開銷很大，自然性能就上不去了，而這些開銷完全是沒有意義的。

為什么nginx可以采用異步非阻塞的方式來處理呢，或者異步非阻塞到底是怎么回事呢？具體請看：使用 libevent 和 libev 提高網絡應用性能——I/O模型演進變化史

我們先回到原點，看看一個請求的完整過程:首先，請求過來，要建立連接，然后再接收數據，接收數據后，再發送數據。

具體到系統底層，就是讀寫事件，而當讀寫事件沒有準備好時，必然不可操作，如果不用非阻塞的方式來調用，那就得阻塞調用了，事件沒有準備好，那就只能等了，等事件準備好了，你再繼續吧。阻塞調用會進入內核等待，cpu就會讓出去給別人用了，對單線程的worker來說，顯然不合適，當網絡事件越多時，大家都在等待呢，cpu空閑下來沒人用，cpu利用率自然上不去了，更別談高并發了。好吧，你說加進程數，這跟apache的線程模型有什么區別，注意，別增加無謂的上下文切換。所以，在nginx里面，最忌諱阻塞的系統調用了。不要阻塞，那就非阻塞嘍。非阻塞就是，事件沒有準備好，馬上返回EAGAIN，告訴你，事件還沒準備好呢，你慌什么，過會再來吧。好吧，你過一會，再來檢查一下事件，直到事件準備好了為止，在這期間，你就可以先去做其它事情，然后再來看看事件好了沒。雖然不阻塞了，但你得不時地過來檢查一下事件的狀態，你可以做