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• 相关概念: http, https

Nginx 架构与请求处理流程

范围

• 这篇笔记关注 Nginx 为什么高性能，以及一个请求在 Nginx 里如何流过。
• 不展开 location 细节和 proxy_pass 规则，这些放到专门配置页里。

为什么要放在一起理解

• 如果只背“反向代理配置”，很容易把 Nginx 理解成一个会转发请求的工具。
• 真正重要的是：它为什么能在高并发下稳定处理大量连接，以及请求是在什么阶段被解析、匹配和返回的。

核心架构

Master 与 Worker

Nginx 通常由两类进程组成：

Master Process
    ├── Worker Process 1
    ├── Worker Process 2
    ├── Worker Process 3
    └── Worker Process 4

• Master 进程负责：
  • 读取配置
  • 启动和管理 worker
  • 接收信号
  • 平滑 reload
  • 日志重开和二进制升级
• Worker 进程负责：
  • 接收连接
  • 读写 socket
  • 处理 HTTP 请求
  • 等待新事件

事件驱动与非阻塞 I/O

Nginx 的核心不是“一连接一线程”，而是：

少量 worker 进程 + 非阻塞 I/O + 事件循环

一个 worker 可以同时管理大量连接。Linux 下常依赖 epoll，BSD / macOS 下常见 kqueue。

为什么性能高

• 一个 worker 处理大量连接，避免线程爆炸。
• 非阻塞 I/O 避免因为一个慢客户端或慢后端把整个 worker 卡住。
• worker 数量通常接近 CPU 核数，减少上下文切换。
• 大量使用请求级内存池，减少频繁 malloc/free。
• 静态文件可配合 sendfile on; 降低拷贝成本。

一个请求如何流过 Nginx

以 GET /api/users?id=1 HTTP/1.1 为例，大致流程：

1. 客户端与 Nginx 建立 TCP 连接。
2. 如果是 HTTPS，先完成 TLS 握手。
3. Worker 读取请求行和请求头，解析 method、URI、Host、headers。
4. 根据 listen + server_name 选择目标 server。
5. 根据 URI 匹配 location。
6. 按阶段执行 rewrite、access、content、log 等处理。
7. 从本地文件、缓存或后端应用生成响应。
8. 写 access log / error log。

reload 为什么比较优雅

执行：

nginx -s reload

大致发生：

Master 读取新配置
检查语法是否合法
启动新 worker
让旧 worker 处理完现有连接后退出

这也是 Nginx 能平滑重载配置的重要原因。

常见心智模型

可以把 Nginx 分成五层理解：

1. 连接处理器：管理大量网络连接。
2. 协议解析器：理解 HTTP / TLS / HTTP2。
3. 路由器：server_name、location、upstream。
4. 流量治理器：缓存、限流、超时、重写、Header 改写。
5. 边界层：站在用户与应用之间，承担统一入口和故障隔离。