Nginx模型

1.1. 主进程

Nginx 启动时，会生成两种类型的 进程 *，一个是 主进程 （ master ）， 一个 （ windows版本的目前只有一个）或 多个工作进程 （ worker ）。 主进程 并不处理网络请求，主要负责 调度工作进程 ，也就是图示的 3 项： 加载配置 、 启动工作进程 及 非停升级 。所以， Nginx 启动以后，查看操作系统的进程列表，我们就能看到 至少有两个 Nginx 进程。

1.2. 工作进程

服务器实际 处理网络请求 及 响应 的是 工作进程 （ worker ），在类 unix 系统上， Nginx可以配置 多个 worker ，而每个 worker 进程 都可以同时处理 数以千计 的 网络请求 。

1.3. 模块化设计

Nginx 的 worker 进程，包括 核心 和 功能性模块 ， 核心模块 负责维持一个 运行循环 （ run-loop ），执行网络请求处理的 不同阶段 的模块功能，比如： 网络读写 、 存储读写 、 内容传输 、 外出过滤 ，以及 将请求发往上游服务器 等。而其代码的 模块化设计 ，也使得我们可以根据需要对 功能模块 进行适当的 选择 和 修改 ，编译成具有 特定功能 的服务器。

1.4. 事件驱动模型

基于 异步及非阻塞 的 事件驱动模型 ，可以说是 Nginx 得以获得 高并发 、 高性能 的关键因素，同时也得益于对 Linux 、 Solaris 及类 BSD 等操作系统内核中 事件通知 及 I/O 性能增强功能 的采用，如 kqueue 、 epoll 及 event ports 。

1.5. 代理（proxy）设计

代理设计，可以说是 Nginx 深入骨髓的设计，无论是对于 HTTP ，还是对于 FastCGI 、 Memcache 、 Redis 等的网络请求或响应，本质上都采用了 代理机制 。所以， Nginx 天生就是高性能的 代理服务器 。

1. Nginx的模块化设计

高度模块化的设计是 Nginx 的架构基础。 Nginx 服务器被分解为 多个模块 ，每个模块就是一个 功能模块 ，只负责自身的功能，模块之间严格遵循 “高内聚，低耦合” 的原则。

2.1. 核心模块

核心模块是 Nginx 服务器正常运行 必不可少 的模块，提供 错误日志记录 、 配置文件解析 、 事件驱动机制 、 进程管理 等核心功能。

2.2. 标准HTTP模块

标准 HTTP 模块提供 HTTP 协议解析相关的功能，比如： 端口配置 、 网页编码设置 、 HTTP响应头设置 等等。

2.3. 可选HTTP模块

可选 HTTP 模块主要用于 扩展 标准的 HTTP 功能，让 Nginx 能处理一些特殊的服务，比如： Flash 多媒体传输 、解析 GeoIP 请求、 网络传输压缩 、 安全协议 SSL 支持等。

2.4. 邮件服务模块

邮件服务模块主要用于支持 Nginx 的 邮件服务 ，包括对 POP3 协议、 IMAP 协议和 SMTP协议的支持。

2.5. 第三方模块

第三方模块是为了扩展 Nginx 服务器应用，完成开发者自定义功能，比如： Json 支持、 Lua 支持等。

1. Nginx的请求方式处理

Nginx 是一个 高性能 的 Web 服务器，能够同时处理 大量的并发请求 。它结合 多进程机制和 异步机制 ，异步机制使用的是 异步非阻塞方式 ，接下来就给大家介绍一下 Nginx 的 多线程机制 和 异步非阻塞机制 。

3.1. 多进程机制

服务器每当收到一个客户端时，就有 服务器主进程 （ master process ）生成一个 子进程（ worker process ）出来和客户端建立连接进行交互，直到连接断开，该子进程就结束了。

使用 进程 的好处是 各个进程之间相互独立 ， 不需要加锁 ，减少了使用锁对性能造成影响，同时降低编程的复杂度，降低开发成本。其次，采用独立的进程，可以让 进程互相之间不会影响 ，如果一个进程发生异常退出时，其它进程正常工作， master 进程则很快启动新的 worker 进程，确保服务不会中断，从而将风险降到最低。

缺点是操作系统生成一个 子进程 需要进行 内存复制 等操作，在 资源 和 时间 上会产生一定的开销。当有 大量请求 时，会导致 系统性能下降 。

3.2. 异步非阻塞机制

每个 工作进程 使用 异步非阻塞方式 ，可以处理 多个客户端请求 。

当某个 工作进程 接收到客户端的请求以后，调用 IO 进行处理，如果不能立即得到结果，就去 处理其他请求 （即为 非阻塞 ）；而 客户端 在此期间也 无需等待响应 ，可以去处理其他事情（即为 异步 ）。

当 IO 返回时，就会通知此 工作进程 ；该进程得到通知，暂时 挂起 当前处理的事务去 响应客户端请求 。

1. Nginx事件驱动模型

在 Nginx 的 异步非阻塞机制 中， 工作进程 在调用 IO 后，就去处理其他的请求，当 IO 调用返回后，会 通知 该 工作进程 。对于这样的系统调用，主要使用 Nginx 服务器的 事件驱动模型 来实现。

如上图所示， Nginx 的 事件驱动模型 由 事件收集器 、 事件发送器 和 事件处理器 三部分基本单元组成。

事件收集器：负责收集 worker 进程的各种 IO 请求；
事件发送器：负责将 IO 事件发送到 事件处理器 ；
事件处理器：负责各种事件的 响应工作 。
事件发送器将每个请求放入一个 待处理事件列表 ，使用非阻塞 I/O 方式调用 事件处理器 来处理该请求。其处理方式称为 “多路 IO 复用方法” ，常见的包括以下三种： select 模型、 poll模型、 epoll 模型。

1. Nginx进程处理模型

Nginx 服务器使用 master/worker 多进程模式 。多线程启动和执行的流程如下：

主程序 Master process 启动后，通过一个 for 循环来 接收 和 处理外部信号 ；
主进程通过 fork() 函数产生 worker 子进程 ，每个 子进程 执行一个 for 循环来实现 Nginx 服务器 对事件的接收 和 处理 。
一般推荐 worker 进程数 与 CPU 内核数 一致，这样一来不存在 大量的子进程 生成和管理任务，避免了进程之间 竞争 CPU 资源 和 进程切换 的开销。而且 Nginx 为了更好的利用 多核特性 ，提供了 CPU 亲缘性 的绑定选项，我们可以将某 一个进程绑定在某一个核 上，这样就不会因为 进程的切换 带来 Cache 的失效。

对于每个请求，有且只有一个 工作进程 对其处理。首先，每个 worker 进程都是从 master进程 fork 过来。在 master 进程里面，先建立好需要 listen 的 socket（listenfd） 之后，然后再 fork 出多个 worker 进程。

所有 worker 进程的 listenfd 会在 新连接 到来时变得 可读 ，为保证只有一个进程处理该连接，所有 worker 进程在注册 listenfd 读事件 前 抢占 accept_mutex ，抢到 互斥锁 的那个进程 注册 listenfd 读事件 ，在 读事件 里调用 accept 接受该连接。

当一个 worker 进程在 accept 这个连接之后，就开始 读取请求 ， 解析请求 ， 处理请求 ，产生数据后，再 返回给客户端 ，最后才 断开连接 ，这样一个完整的请求就是这样的了。我们可以看到，一个请求，完全由 worker 进程来处理，而且只在一个 worker 进程中处理。

在 Nginx 服务器的运行过程中， 主进程 和 工作进程 需要进程交互。交互依赖于 Socket 实现的 管道 来实现。

5.1. 主进程与工作进程交互

这条管道与普通的管道不同，它是由 主进程 指向 工作进程 的 单向管道 ，包含主进程向工作进程发出的 指令 ， 工作进程 ID 等；同时 主进程 与外界通过 信号通信 ；每个 子进程 具备 接收信号 ，并处理相应的事件的能力。

5.2. 工作进程与工作进程交互

这种交互是和 主进程-工作进程 交互是基本一致的，但是会通过 主进程 间接完成。 工作进程之间是 相互隔离 的，所以当工作进程 W1 需要向工作进程 W2 发指令时，首先找到 W2 的 进程ID ，然后将正确的指令写入指向 W2 的 通道 。 W2 收到信号采取相应的措施。

Apache模型

多线程和多进程的服务器模型

多线程的优点

线程切换相比进程切换开销更小些。
线程间通信更方便，可以通过全局变量等简单的进行线程间通信

多线程的缺点

稳定性比如多进程，当进程里面一个线程异常退出，整个进程都会退出。
需要并发控制，存在死锁问题。

多进程的优点

稳定性高，每个进程都有独立的地址块，因此可以使用操作系统分配给进程的所有虚拟内存空间，一个进程异常退出后不会影响其他进程。

编程更容易，不需要考虑锁和同步资源的问题。

多进程的缺点

频繁的进程切换会消耗更多的资源

很好的总结博文

多进程单线程模型；

这类访问模型, 每一个请求都对应开辟一个新的进程, 在进程内是单线程的。

优点:

• 编程相对容易；通常不需要考虑锁和同步资源的问题。
• 更强的容错性:比起多线程的一个好处是一个进程崩溃了不会影响其他进程。
• 有内核保证的隔离：数据和错误隔离。

对于使用如C/C++这些语言编写的本地代码，错误隔离是非常有用的：采用多进程架构的程序一般可以做到一定程度的自恢复；（master守护进程监控所有worker进程，发现进程挂掉后将其重启）

缺点:

进程切换开销大, 密集访问带会来的并发问题。

例子:

• php-fpm的fast-cgi进程管理模式, 每个线程只能处理一个客户端连接。所以ningx+php-fpm一直被诟病, 静态处理可以, 动态处理不行。
• nginx主流工作模式是多进程单线程 & 多路IO复用模型(当然nginx也是支持多线程的方式的，只是我们主流的方式还是多进程的方式)，但是每个线程可以处理多个客户端的访问,这也成就了它的并发性能。
• apache的prefork模式
• 几乎所有的web server服务器服务都有多进程单线程模式。

单进程多线程模型；

这类访问模型, 服务器启动时一个进程, 每个WEB项目是部署一个线程池, 每一个请求针对该项目的请求都对应开辟一个新的线程存于线程池, 在线程内又可以开辟子线程。

优点：

• 创建速度快，方便高效的数据共享
  
• 共享数据：多线程间可以共享同一虚拟地址空间；多进程间的数据共享就需要用到共享内存、信号量等IPC技术；
  
• 较轻的上下文切换开销 - 不用切换地址空间，不用更改寄存器，不用刷新TLB。
  提供非均质的服务 , 如果全都是计算任务，但每个任务的耗时不都为1s，而是1ms-1s之间波动；这样，多线程相比多进程的优势就体现出来，它能有效降低“简单任务被复杂任务压住”的概率；
  

  缺点:

  只有一个进程，一旦其中出现一个错误，整个进程都有可能挂掉。你当然可以为ta编写一个“守护程序”来重启，但是重启期间，你的服务器是真的“挂掉了”。

  例子:

  tomcat有三种工作模式, 在NIO模式下启动一个tomcat就是一个进程, 每个针对项目的访问都对应一个线程,如果闲置线程占用满了就会开辟新的线程,直到达到设定的最大线程。
  tomcat三种线程模型
  详解tomcat的连接数与线程池

服务器工作模式就是服务器在运行时候的内存分配，进程和线程的使用方式。

Apache工作模式详解

Apache有一共有三种稳定的MPM（Multi-Processing Module，多进程处理模块）模式,其中 最常使用和最新的是prefork工作模式
在linux（centos）下使用#http –l 命令可以查看当前使用的工作模式。也可以使用#apachectl -l命令。

• http –l
• apachectl –l

  worker工作模式（与php配合不好，或者说暂时用不上）

  worker模式由于使用线程来进行处理请求，所以能够处理海量请求，而系统资源的开销要小于基于进程的服务器。同时worker模式也使用了多进程，每个进程又有着多个线程，以获得基于进程服务器的稳定性。

  event模式

  event模式由于把服务进程从链接中分离出来，在开启KeepAlive场合下相对worker模式能够承受的了更高的负载。event模式为 worker开发的变种模式，配置以及指令与worker完全相同。不过event模式不能很好的支持https的访问，有时还会出现一系列的问题

  prefork工作模式 —-主流

  prefork工作模式是linux下apache安装时候的默认工作模式，是使用最普遍的工作模式。为了能够简单的明白他的工作原理，下面是一个假设：
  有一台正在运行的apache服务器，用户A访问该apache的时候apache建立一个新的进程1处理用户A的请求。
  这时又有一个用户B访问该apache，apache又建立一个新的进程2处理用户B的请求。
  后来又有用户C，D，E访问该apache，apache又建立三个进程3，4，5处理他们的请求。
  那么如果有5个用户同时访问apache，apache第一次建立的5个进程全部用光了，所以apache就再从新在建立5个进程，等待下一批用户的请求。
  prefork模式会根据服务器的硬件情况，设定apache最多只能同时建立256个进程。再多的请求就只能等待前面的进程处理完毕在进行处理。
  上面的假设就是prefork模式的工作原理。但是上面假设中具体的数字不是定死的，而是通过prefork模式的配置来设置的。
  Apache实现多进程模型的原理

服务器工作模式就是服务器在运行时候的内存分配，进程和线程的使用方式。

Nginx工作模式详解

nginx是一个多进程/多线程高性能web服务器，在linux系统中，nginx启动后会以后台守护进程（daemon）的方式去运行，后台进程包含一个master进程和多个worker进程（这个数量可以在nginx.conf配置文件中worker_processes这个参数设置）。
每个worker里面只有一个主线程，那能够处理的并发数很有限啊，多少个worker就能处理多少个并发，何来高并发呢？非也，这就是nginx的高明之处，nginx采用了 异步非阻塞的方式来处理请求，也就是说，nginx是可以同时处理成千上万个请求的。

简单的说,worker进程的主线程线程可以处理多个客户端的访问,这也成就了它的并发性能。

master主进程主要用来管理worker进程，主要作用是：读取并验正配置信息，接收来自客户端的的请求，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。而用户的请求则是worker进程来响应的。
多个 worker子进程将监听同一个端口，并行处理请求。

图片.png
worker 进程数应该设置为等于 CPU 的核数，高流量并发场合也可以考虑将进程数提高至 CPU 核数 * 2。

nginx与apache的比较

Nginx使用了最新的epoll（Linux 2.6内核）和kqueue（freebsd）网络I/O模型，而Apache则使用的是传统的select模型。
处理大量的连接的读写，Apache所采用的select网络I/O模型非常低效。

Apache的优点：

1、rewrite ，比nginx 的rewrite 强大；
2、模块超多，基本想到的都可以找到；
3、bug少 ，nginx的bug相对Apache较多；
4、超稳定，最核心的区别在于apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程；nginx是异步的，多个连接（万级别）可以对应一个进程。

nginx的优点：

1、轻量级，同样起web 服务，比apache 占用更少的内存及资源；
2、抗并发，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；
3、高度模块化的设计，编写模块相对简单；
4、社区活跃，各种高性能模块发布迅速。

总结

Nginx 静态处理性能比 Apache 高 3倍以上
Apache 对 PHP 支持比较简单，Nginx 需要配合其他后端用
Apache 的组件比 Nginx 多
nginx处理动态请求是鸡肋，一般动态请求要apache去做，nginx只适合静态和反向。

什么是动态请求和静态请求？二者的区别在哪里？

静态请求请求后缀html就是静态的,直接请求网页文件资源。
动态页面是以ASP、PHP、JSP、Perl、或CGI等编程语言制作使用的, 有模板直接渲染前端页面。动态页面又叫动态链接，英文写法是：Dynamic URL
我们经常会看到,在地址栏里有一些网址特别长，而且还带有“?”,这样的链接一般是动态链接，其所对应的页面就是动态页面。

注意, 动态请求并不代表是访问后端获取数据接口的请求, 而是由后端直接渲染前端页面。一般属于前后端不分离项目的特征

所以,php前后端分离的项目, 首推Nginx+php-fpm。

现在 Nginx 才是 Web 服务器的首选

如果单台服务器的话，NGINX+APACHE+PHP 纯粹多此一举，多了一次请求转发，效率肯定低，而且现在FPM已经足够稳定。完全没必要。