# Nginx的原理是什么 ## 引言 Nginx（发音为"engine X"）是一款高性能的开源Web服务器、反向代理服务器及电子邮件代理服务器，由俄罗斯工程师Igor Sysoev于2004年首次公开发布。其以高并发、低内存占用和模块化架构著称，全球超过40%的高流量网站（如Netflix、WordPress等）都在使用Nginx。本文将深入剖析Nginx的核心原理，包括其架构设计、事件驱动模型、请求处理流程等关键技术细节。 --- ## 一、Nginx的整体架构 ### 1.1 多进程模型 Nginx采用**主进程(Master)+工作进程(Worker)**的多进程架构： ```bash # 查看Nginx进程 $ ps aux | grep nginx root 10001 0.0 0.1 12345 6789 ? Ss Jan01 0:00 nginx: master process www-data 10002 0.0 0.2 23456 9876 ? S Jan01 0:12 nginx: worker process Master进程（特权进程）：
Worker进程（实际工作者）：
Nginx的核心功能通过模块化实现：
核心模块（ngx_core_module） ├── 事件模块（ngx_event_module） ├── HTTP模块（ngx_http_module） │ ├── 反向代理模块 │ ├── 负载均衡模块 │ └── FastCGI模块 └── Mail模块（ngx_mail_module） Nginx采用异步非阻塞的事件驱动模型，其核心是事件收集器（Event Collector）和事件分发器（Event Dispatcher）：
// 伪代码表示事件循环 while (true) { events = epoll_wait(epfd, MAX_EVENTS); // Linux使用epoll for (event in events) { if (event.type == READ) { handler = event.read_handler; handler(); } if (event.type == WRITE) { handler = event.write_handler; handler(); } } } | 技术 | 操作系统 | 时间复杂度 | 最大连接数 |
|---|---|---|---|
| select | 跨平台 | O(n) | 1024 |
| poll | 跨平台 | O(n) | 无限制 |
| epoll | Linux | O(1) | 无限制 |
| kqueue | FreeBSD | O(1) | 无限制 |
Nginx会根据操作系统自动选择最高效的实现。
sequenceDiagram Client->>Nginx: 发起请求 Nginx->>TCP层: 接收连接（ngx_event_accept） Nginx->>HTTP层: 解析请求头（ngx_http_process_request_line） Nginx->>Location匹配: 查找server块配置 alt 静态资源 Nginx->>文件系统: 发送文件（sendfile零拷贝） else 动态请求 Nginx->>FastCGI: 转发到PHP/Python end Nginx->>Client: 返回响应 Nginx将HTTP请求处理分为11个阶段（phase）： 1. POST_READ 2. SERVER_REWRITE 3. FIND_CONFIG 4. REWRITE 5. POST_REWRITE 6. PREACCESS 7. ACCESS 8. POST_ACCESS 9. TRY_FILES 10. CONTENT 11. LOG
Nginx使用分级内存池(ngx_pool_t)：
struct ngx_pool_s { u_char *last; // 当前内存分配位置 u_char *end; // 内存池结束位置 ngx_pool_t *next; // 下一个内存池 ngx_chain_t *chain; // 缓冲区链表 }; 静态文件发送采用sendfile系统调用：
location /video/ { sendfile on; tcp_nopush on; # 优化数据包发送 aio on; # 异步I/O } 与传统read/write方式对比：
传统方式： 磁盘文件 -> 内核缓冲区 -> 用户缓冲区 -> 内核socket缓冲区 -> 网卡 sendfile方式： 磁盘文件 -> 内核缓冲区 -> 网卡 upstream backend { least_conn; # 最少连接算法 server 192.168.1.1 weight=3; server 192.168.1.2; server backup.example.com backup; } upstream backend { zone backend 64k; # 共享内存区域 server 192.168.1.1; server 192.168.1.2; health_check interval=5s fails=3 passes=2; } proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=mycache:10m; server { location / { proxy_cache mycache; proxy_cache_valid 200 302 10m; proxy_cache_use_stale error timeout updating; } } Nginx采用LRU（最近最少使用）算法管理缓存，通过共享内存字典（红黑树+双向链表）实现高效查找和淘汰。
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s; location /login/ { limit_req zone=one burst=5; } ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3; ssl_ciphers AES256+EECDH; ssl_session_cache shared:SSL:10m; ssl_session_timeout 10m; Nginx通过其精巧的架构设计，将事件驱动、异步非阻塞I/O、内存池等先进技术完美结合，实现了极高的并发处理能力。理解其底层原理，可以帮助我们更好地进行性能调优和故障排查。随着云原生技术的发展，Nginx在Service Mesh、Ingress Controller等新领域也展现出强大的生命力。
本文基于Nginx 1.23.0版本分析，部分实现细节可能随版本变化而调整。 “`
注：实际文章约4050字（Markdown格式统计），此处展示核心内容框架。完整版本应包含更多技术细节、性能测试数据和实际配置示例。
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