为什么 Nginx 比 Apache 更牛叉？
<section id="nice" style="font-size: 16px; padding-right: 10px; padding-left: 10px; word-break: break-word; overflow-wrap: break-word; line-height: 1.25; font-family: Optima-Regular, Optima, PingFangTC-Light, PingFangSC-light, PingFangTC-light; letter-spacing: 2px; background-image: linear-gradient(90deg, rgba(50, 0, 0, 0.05) 3%, rgba(0, 0, 0, 0) 3%), linear-gradient(360deg, rgba(50, 0, 0, 0.05) 3%, rgba(0, 0, 0, 0) 3%); background-size: 20px 20px; background-position: center center;"><h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="display: none;"></span><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);">为什么 Nginx 比 Apache 更牛叉？</span></h2>
<ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; font-size: 15px; list-style-type: circle;">
<li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; color: black; word-spacing: 2px;">一、Apache 三种工作模式</p>
<ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; color: black; font-size: 15px; list-style-type: square;">
<li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">1、prefork 的工作原理</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">2、worker 的工作原理</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">3、event 基于事件机制的特性</section></li></ul>
</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; color: black; word-spacing: 2px;">二、如何提高 Web 服务器的并发连接处理能力</p>
</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; color: black; word-spacing: 2px;">三、Nginx 优异之处</p>
</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; color: black; word-spacing: 2px;">四、Nginx 工作原理</p>
</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; color: black; word-spacing: 2px;">五、Nginx 的诞生主要解决 C10K 问题</p>
<ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; color: black; font-size: 15px; list-style-type: square;">
<li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">1、select 模型：（apache 使用，由于受模块等限制，用的不多）；</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">2、poll：poll 是 unix 沿用 select 自己重新实现了一遍，唯一解决的问题是 poll 没有最大文件描述符数量的限制；</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">3、epoll 模型：（Nginx 使用）</section></li></ul>
</section></li></ul>
<hr style="margin-top: 10px; margin-bottom: 10px; border-right-width: initial; border-bottom-width: initial; border-left-width: initial; border-style: solid none none; border-top-width: 2px; border-top-color: rgb(217, 184, 250);">
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">Nginx 才短短几年，就拿下了 Web 服务器大壁江山，众所周知，Nginx 在处理大并发静态请求方面，效率明显高于 Httpd，甚至能轻松解决 C10K 问题。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">在高并发连接的情况下，Nginx 是 Apache 服务器不错的替代品。Nginx 同时也可以作为 7 层负载均衡服务器来使用。根据我的测试结果，Nginx + PHP(FastCGI) 可以承受 3 万以上的并发连接数，相当于同等环境下 Apache 的 10 倍。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">一般来说，4GB 内存的服务器+Apache（prefork 模式）一般只能处理 3000 个并发连接，因为它们将占用 3GB 以上的内存，还得为系统预留 1GB 的内存。我曾经就有两台 Apache 服务器，因为在配置文件中设置的 MaxClients 为 4000，当 Apache 并发连接数达到 3800 时，导致服务器内存和 Swap 空间用满而崩溃。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">而这台 Nginx + PHP(FastCGI) 服务器在 3 万并发连接下，开启的 10 个 Nginx 进程消耗 150M 内存（<code style="overflow-wrap: break-word; padding: 2px 4px; border-radius: 4px; margin-right: 2px; margin-left: 2px; font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace; word-break: break-all; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; background: none;">15M*10=150M</code>），开启的 64 个 php-cgi 进程消耗 1280M 内存（<code style="overflow-wrap: break-word; padding: 2px 4px; border-radius: 4px; margin-right: 2px; margin-left: 2px; font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace; word-break: break-all; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; background: none;">20M*64=1280M</code>），加上系统自身消耗的内存，总共消耗不到 2GB 内存。如果服务器内存较小，完全可以只开启 25 个 php-cgi 进程，这样 php-cgi 消耗的总内存数才 500M。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">在 3 万并发连接下，访问 Nginx+ PHP(FastCGI) 服务器的 PHP 程序，仍然速度飞快。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「为什么 Nginx 在处理高并发方面要优于 httpd，我们先从两种 web 服务器的工作原理以及工作模式说起。」</strong></p>
<h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="display: none;"></span><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「一、Apache 三种工作模式」</strong></span></h2>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">我们都知道 Apache 有三种工作模块，分别为：prefork、worker、event。</p>
<ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; font-size: 15px; list-style-type: circle;">
<li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「prefork：」</strong> 多进程，每个请求用一个进程响应，这个过程会用到 select 机制来通知。</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「worker：」</strong> 多线程，一个进程可以生成多个线程，每个线程响应一个请求，但通知机制还是 select 不过可以接受更多的请求。</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「event：」</strong> 基于异步 I/O 模型，一个进程或线程，每个进程或线程响应多个用户请求，它是基于事件驱动（也就是 epoll 机制）实现的。</section></li></ul>
<h3 style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; font-size: 16px; font-weight: bold; text-align: center;"><span style="display: none;"></span><span style="border-bottom: 2px solid #d89cf6;">1、prefork 的工作原理</span><span style="display: none;"></span></h3>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">如果不用“–with-mpm”显式指定某种 MPM，prefork 就是 Unix 平台上缺省的 MPM。它所采用的预派生子进程方式也是 Apache1.3 中采用的模式。prefork 本身并没有使用到线程，2.0 版使用它是为了与 1.3 版保持兼容性；另一方面，prefork 用单独的子进程来处理不同的请求，进程之间是彼此独立的,这也使其成为最稳定的 MPM 之一。</p>
<h3 style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; font-size: 16px; font-weight: bold; text-align: center;"><span style="display: none;"></span><span style="border-bottom: 2px solid #d89cf6;">2、worker 的工作原理</span><span style="display: none;"></span></h3>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">相对于 prefork，worker 是 2.0 版中全新的支持多线程和多进程混合模型的 MPM。由于使用线程来处理，所以可以处理相对海量的请求，而系统资源的开销要小于基于进程的服务器。但是，worker 也使用了多进程,每个进程又生成多个线程，以获得基于进程服务器的稳定性，这种 MPM 的工作方 式将是 Apache2.0 的发展趋势。</p>
<h3 style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; font-size: 16px; font-weight: bold; text-align: center;"><span style="display: none;"></span><span style="border-bottom: 2px solid #d89cf6;">3、event 基于事件机制的特性</span><span style="display: none;"></span></h3>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">一个进程响应多个用户请求，利用 callback 机制，让套接字复用，请求过来后进程并不处理请求，而是直接交由其他机制来处理，通过 epoll 机制来通知请求是否完成；在这个过程中，进程本身一直处于空闲状态，可以一直接收用户请求。可以实现一个进程程响应多个用户请求。支持持海量并发连接数，消耗更少的资源。</p>
<h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="display: none;"></span><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「二、如何提高 Web 服务器的并发连接处理能力」</strong></span></h2>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「有几个基本条件：」</strong></p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">1、基于线程，即一个进程生成多个线程，每个线程响应用户的每个请求。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">2、基于事件的模型，一个进程处理多个请求，并且通过 epoll 机制来通知用户请求完成。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">3、基于磁盘的 AIO（异步 I/O）</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">4、支持 mmap 内存映射，mmap 传统的 web 服务器，进行页面输入时，都是将磁盘的页面先输入到内核缓存中，再由内核缓存中复制一份到 web 服务器上，mmap 机制就是让内核缓存与磁盘进行映射，web 服务器，直接复制页面内容即可。不需要先把磁盘的上的页面先输入到内核缓存去。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">刚好，Nginx 支持以上所有特性。所以 Nginx 官网上说，Nginx 支持 50000 并发，是有依据的。</p>
<h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="display: none;"></span><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「三、Nginx 优异之处」</strong></span></h2>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">传统上基于进程或线程模型架构的 Web 服务通过每进程或每线程处理并发连接请求，这势必会在网络和 I/O 操作时产生阻塞，其另一个必然结果则是对内存或 CPU 的利用率低下。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">生成一个新的进程/线程需要事先备好其运行时环境，这包括为其分配堆内存和栈内存，以及为其创建新的执行上下文等。这些操作都需要占用 CPU，而且过多的进程/线程还会带来线程抖动或频繁的上下文切换，系统性能也会由此进一步下降。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">另一种高性能 web 服务器/Web 服务器反向代理：Nginx，Nginx 的主要着眼点就是其高性能以及对物理计算资源的高密度利用，因此其采用了不同的架构模型。受启发于多种操作系统设计中基于“事件”的高级处理机制，Nginx 采用了模块化、事件驱动、异步、单线程及非阻塞的架构，并大量采用了多路复用及事件通知机制。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">在 Nginx 中，连接请求由为数不多的几个仅包含一个线程的进程 Worker 以高效的回环(run-loop)机制进行处理，而每个 Worker 可以并行处理数千个的并发连接及请求。</p>
<h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="display: none;"></span><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「四、Nginx 工作原理」</strong></span></h2>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">Nginx 会按需同时运行多个进程：一个主进程(master)和几个工作进程(worker)，配置了缓存时还会有缓存加载器进程(cache loader)和缓存管理器进程(cache manager)等。所有进程均是仅含有一个线程，并主要通过“共享内存”的机制实现进程间通信。主进程以 root 用户身份运行，而 worker、cache loader 和 cache manager 均应以非特权用户身份运行。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「在高连接并发的情况下，Nginx 是 Apache 服务器不错的替代品。」</strong></p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">Nginx 安装非常的简单 , 配置文件非常简洁（还能够支持 perl 语法）,Bugs 非常少的服务器: Nginx 启动特别容易, 并且几乎可以做到 7*24 不间断运行，即使运行数个月也不需要重新启动. 你还能够 不间断服务的情况下进行软件版本的升级 。</p>
<h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="display: none;"></span><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);"><strong style="color: rgb(145, 109, 213);">「五、Nginx 的诞生主要解决 C10K 问题」</strong></span></h2>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">最后我们从各自使用的多路复用 IO 模型来分析：</p>
<h3 style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; font-size: 16px; font-weight: bold; text-align: center;"><span style="display: none;"></span><span style="border-bottom: 2px solid #d89cf6;">1、select 模型：（apache 使用，由于受模块等限制，用的不多）；</span><span style="display: none;"></span></h3>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">单个进程能够 监视的文件描述符的数量存在最大限制；</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">select()所维护的 存储大量文件描述符的数据结构 ，随着文件描述符数量的增长，其在用户态和内核的地址空间的复制所引发的开销也会线性增长；</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">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 ，会造成一定的开销；</p>
<h3 style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; font-size: 16px; font-weight: bold; text-align: center;"><span style="display: none;"></span><span style="border-bottom: 2px solid #d89cf6;">2、poll：poll 是 unix 沿用 select 自己重新实现了一遍，唯一解决的问题是 poll 没有最大文件描述符数量的限制；</span><span style="display: none;"></span></h3>
<h3 style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; font-size: 16px; font-weight: bold; text-align: center;"><span style="display: none;"></span><span style="border-bottom: 2px solid #d89cf6;">3、epoll 模型：（Nginx 使用）</span><span style="display: none;"></span></h3>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">epoll 带来了两个优势，大幅度提升了性能：</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">（1）基于事件的就绪通知方式 ，select/poll 方式，进程只有在调用一定的方法后，内核才会对所有监视的文件描述符进行扫描，而 epoll 事件通过 epoll_ctl()注册一个文件描述符，一旦某个文件描述符就绪时，内核会采用类似 call back 的回调机制，迅速激活这个文件描述符，epoll_wait()便会得到通知</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">（2）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</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">（3）当然 epoll 也有一定的局限性， epoll 只有 Linux2.6 才有实现 ，而其他平台都没有，这和 apache 这种优秀的跨平台服务器，显然是有些背道而驰了。</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">（4）简单来说 epoll 是 select 的升级版，单进程管理的文件描述符没有最大限制。但 epoll 只有 linux 平台可使用。作为跨平台的 Apache 没有使用</p>
<p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">END</p>
</section>
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