Nginx高效核心
目录
- Nginx高效核心
- Introduction
- I/O特性
- 同步/异步
- 阻塞/非阻塞
- 常见的I/O模型
- 阻塞型
- 非阻塞型
- 多路复用模型（多路阻塞）
- 信号驱动模型
- 异步模型
- Nginx中的I/O模型
- Reference
Introduction
做最近的软工作业的时候，需要部署网站，比较了多款Web服务器之后，选择了短小精悍的Nginx，本文记录学习Nginx过程中理解到的Nginx高效的核心原因。
Nginx，Engine X简称，是一个高性能的HTTP服务器，和其他同类产品相比，Nginx一直以内存小、高并发闻名。
访问Nginx服务器，大致可以归结为一个网络I/O过程，而网络I/O的本质上是socket流的读取。对于socket流而言，通常分为两步，将数据从磁盘准备好然后从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区，然后进行传送过程。
I/O特性
同步/异步
调用者、被调用者的消息的通信机制
- 同步：调用者等待被调用者返回消息，才能继续执行，通常表现为轮询
- 异步：被调用者通过状态、通知、回调等机制通知调用者自己的运行状态
阻塞/非阻塞
调用者在调用结束之前所处的状态
- 阻塞：当调用结束之前，调用者被挂起
- 非阻塞：无需等到调用结束，调用者可以继续执行其他任务
常见的I/O模型
下面的五种常见模型，前四种都是同步模型
阻塞型
在数据拷贝（内核空间、用户空间之间）完成之前，进程会一直阻塞，直到完成。如下图：
发起recvfrom()调用的时候，系统会检查是否有准备好的数据，如果没有则等待（阻塞），当数据准备完成之后，将数据从内核空间复制到用户空间（依然阻塞），然后再返回。
非阻塞型
在数据拷贝（内核空间、用户空间之间）完成之前，进程不会一直阻塞，而是会继续执。如下图：
发起recvfrom()调用的时候，如果没有准备好的数据，进程会继续执行，但是执行过程中会轮询测试系统调用的状态，准备好之后再复制数据（阻塞），尽管比阻塞型有所改善，但轮询会消耗大量计算资源。
多路复用模型（多路阻塞）
多路复用是指对于一个I/O端口，可以多次调用，多次返回。如下图：
当进程发起select()调用的时候，这个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞I/O不同的，它可以同时阻塞多个I/O操作，而且可以同时对多个读/写操作的I/O进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O操作函数。
信号驱动模型
仍然是多次调用多次返回，如下图：
I/O伊始，给socket对应一个信号处理函数，然后进程继续执行，当数据准备完成之后，进程会受到一个SIGIO信号，然后调用信号处理函数进程I/O处理（仍然阻塞）。
异步模型
数据复制的时候无需阻塞，如下图：
当发起aio_read()调用的时候，调用者不会立刻得到结果，二十要等所有操作结束之后才通知信号处理程序。
Nginx中的I/O模型
nginx 支持多种并发模型，并发模型的具体实现根据系统平台而有所不同。在支持多种并发模型的平台上，nginx自动选择最高效的模型，当然也可以手动指定。
Nginx的高并发性能正是因为Nginx采用了异步I/O模型（epoll()），而Apache等服务器采用的多路复用模型（select）。
epoll()优点：
- 理论并发数无上限
- 内存映射机制
