Nginx：基本原理篇
2024-05-06 15:18:36
Nginx的IO通常使用epoll，epoll函数使用了I/O复用模型。与I/O阻塞模型比较，I/O复用模型的优势在于可以同时等待多个（而不只是一个）套接字描述符就绪。Nginx的epoll工作流程如下：
2 . 当一个client连接到来时，所有accept的work进程都会受到通知，但只有一个进程可以accept成功，其它的则会accept失败，Nginx提供了一把共享锁accept_mutex来保证同一时刻只有一个work进程在accept连接，从而解决惊群问题
惊群现象：惊群效应就是当一个fd的事件被触发时，所有等待这个fd的线程或进程都被唤醒。一般都是socket的accept()会导致惊群，很多个进程都block在server socket的accept()，一但有客户端进来，所有进程的accept()都会返回，但是只有一个进程会读到数据，就是惊群。
Nginx 采用accept-mutex来解决惊群问题：当一个请求到达的时候，只有竞争到锁的worker进程才会惊醒处理请求，其他进程会继续等待，结合 timer_solution 配置的最大的超时时间继续尝试获取accept-mutex
I/O 复用接口有select 和 epoll 两种模型，首先介绍一下这两种模型的执行方式：
由于网络响应时间的延迟使得大量TCP连接处于非活跃状态，但调用select()还是会对 所有的socket进行一次线性扫描 ，会
调用一次epoll_wait()获得就绪文件描述符时，返回的并不是实际的描述符，而是一个代表就绪描述符数量的值，拿到这些值去epoll指定的一个数组中依次取得相应数量的文件描述符即可，这里使用内存映射（mmap）技术， 避免了复制大量文件描述符带来的开销。
在select/poll时代，服务器进程每次都把这100万个连接告诉操作系统(从用户态复制句柄数据结构到内核态)，让操作系统内核去查询这些套接字上是否有事件发生，轮询完后，再将句柄数据复制到用户态，让服务器应用程序轮询处理已发生的网络事件，这一过程资源消耗较大，因此，select/poll一般只能处理几千的并发连接。
epoll的设计和实现与select完全不同。epoll通过在Linux内核中申请一个简易的文件系统，把原先的select/poll调用分成了3个部分：
调用epoll_create()建立一个epoll对象(在epoll文件系统中为这个句柄对象分配资源)
调用epoll_ctl向epoll对象中添加这100万个连接的套接字
调用epoll_wait收集发生的事件的连接
只需要在进程启动时建立一个epoll对象，然后在需要的时候向这个epoll对象中添加或者删除连接。同时，epoll_wait的效率也非常高，因为调用epoll_wait时，并没有一股脑的向操作系统复制这100万个连接的句柄数据，内核也不需要去遍历全部的连接。
apache 采用的select模型，nginx采用epoll模型，nginx 处理请求是异步非阻塞的，而apache则是阻塞型的，在高并发下nginx 能保持低资源低消耗高性能。在Apache+PHP（prefork）模式下，如果PHP处理慢或者前端压力很大的情况下，很容易出现Apache进程数飙升，从而拒绝服务的现象。
Nginx 常用功能
参考文章： http://tengine.taobao.org/book/chapter_02.html
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