Nginx服務器的高性能原理IO復用介紹

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導入

Nginx的處理IO的方式是異步非阻塞。Nginx之所以高性能除了異步非阻塞之外，還有一個核心的原因：IO復用。

什么是IO復用?

從最簡單的例子說起，一個請求連接來了之后，一般情況下是怎么處理請求的呢? 如圖1所示

瀏覽器的每次請求都會分配或者新啟一個進程與之對應，去處理請求。進程上下文之間的切換和新啟進程都會很浪費資源，怎么優化呢?(舉手)把多進城變成多線程。  那么就有了如下圖2的優化結果。

這么做有啥不好呢?在思考一下，線程是進程調度的最小單位，一個進程有多個線程在同時處理請求，那么如果這個進程因為異常情況意外終止了，那么它所擁有的所有的線程都將全部終止運行，換句話說，服務掛了。哈哈，好刺激。

那么IO復用派上用場了~~前面我們提到了異步非阻塞，那么我們這樣來設計，我們設計一個進程池、事件響應守護進程、請求服務進程。那么，我們的服務器的進程架構如下圖所示：

如上圖，我們將服務器分成了三個模塊：

1. 進程池

2. 事件響應

3. 事件注冊

當瀏覽器請求到達服務器之后，首先連接到(3)請求服務進程，并注冊一個事件，當請求發送數據的時候，這個時候會產生一個讀事件，這個時候會有(2)事件響應進程會響應，將事件交給(1)進程池處理，同時再注冊一個寫事件。當進程池將請求處理完成之后，會響應寫事件將處理的結果返回給瀏覽器。

那么IO復用所復用的是什么呢?

IO復用就是用一個進程來響應真實的請求事件。本質上復用的是進程。

Select與Epoll

當有讀寫事件發生了，事件守護進程響應交給進程池處理，同時再注冊一個寫事件，但是進程池怎么知道是哪個socket有事件發生了呢?所以每次有事件發生的時候，事件響應進程就會遍歷一下所有的socket連接句柄，判斷一下是否有事件發生，這種響應事件的方式就被稱為Select模型。

怎么去優化呢?如果每次有事件發生，如果能知道是確切的哪個socket連接的事件，效率就很高了，這樣方式就是Epoll模型。 舉個例子

• 假如餐館有人要結賬，服務員就跟老板說一聲：“有人要結賬”，老板不知道是哪一桌要結賬，就需要挨個問一遍，這樣的方式就是select，時間復雜度O(n)。

• 假如餐館有人要結賬，服務員就跟老板說一聲：“5號桌要結賬”，這樣的方式就是epoll，時間復雜度O(1)。

從大的方面了解一個高性能的服務器演化的過程，總結一下：池的概念會很大的提高性能，本次說到的是進程池，改成線程池(其實是多進程多線程模式)也是一樣。

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