Nginx服務(wù)器的高性能原理IO復(fù)用介紹

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導(dǎo)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(gè)核心的原因：IO復(fù)用。

什么是IO復(fù)用?

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

瀏覽器的每次請(qǐng)求都會(huì)分配或者新啟一個(gè)進(jìn)程與之對(duì)應(yīng)，去處理請(qǐng)求。進(jìn)程上下文之間的切換和新啟進(jìn)程都會(huì)很浪費(fèi)資源，怎么優(yōu)化呢?(舉手)把多進(jìn)城變成多線程。  那么就有了如下圖2的優(yōu)化結(jié)果。

這么做有啥不好呢?在思考一下，線程是進(jìn)程調(diào)度的最小單位，一個(gè)進(jìn)程有多個(gè)線程在同時(shí)處理請(qǐng)求，那么如果這個(gè)進(jìn)程因?yàn)楫惓Ｇ闆r意外終止了，那么它所擁有的所有的線程都將全部終止運(yùn)行，換句話說，服務(wù)掛了。哈哈，好刺激。

那么IO復(fù)用派上用場(chǎng)了~~前面我們提到了異步非阻塞，那么我們這樣來設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)程池、事件響應(yīng)守護(hù)進(jìn)程、請(qǐng)求服務(wù)進(jìn)程。那么，我們的服務(wù)器的進(jìn)程架構(gòu)如下圖所示：

如上圖，我們將服務(wù)器分成了三個(gè)模塊：

1. 進(jìn)程池

2. 事件響應(yīng)

3. 事件注冊(cè)

當(dāng)瀏覽器請(qǐng)求到達(dá)服務(wù)器之后，首先連接到(3)請(qǐng)求服務(wù)進(jìn)程，并注冊(cè)一個(gè)事件，當(dāng)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)讀事件，這個(gè)時(shí)候會(huì)有(2)事件響應(yīng)進(jìn)程會(huì)響應(yīng)，將事件交給(1)進(jìn)程池處理，同時(shí)再注冊(cè)一個(gè)寫事件。當(dāng)進(jìn)程池將請(qǐng)求處理完成之后，會(huì)響應(yīng)寫事件將處理的結(jié)果返回給瀏覽器。

那么IO復(fù)用所復(fù)用的是什么呢?

IO復(fù)用就是用一個(gè)進(jìn)程來響應(yīng)真實(shí)的請(qǐng)求事件。本質(zhì)上復(fù)用的是進(jìn)程。

Select與Epoll

當(dāng)有讀寫事件發(fā)生了，事件守護(hù)進(jìn)程響應(yīng)交給進(jìn)程池處理，同時(shí)再注冊(cè)一個(gè)寫事件，但是進(jìn)程池怎么知道是哪個(gè)socket有事件發(fā)生了呢?所以每次有事件發(fā)生的時(shí)候，事件響應(yīng)進(jìn)程就會(huì)遍歷一下所有的socket連接句柄，判斷一下是否有事件發(fā)生，這種響應(yīng)事件的方式就被稱為Select模型。

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

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

• 假如餐館有人要結(jié)賬，服務(wù)員就跟老板說一聲：“5號(hào)桌要結(jié)賬”，這樣的方式就是epoll，時(shí)間復(fù)雜度O(1)。

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

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