为什么nginx性能比apache性能好

hackerws
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为什么nginx性能比apache性能好

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Chenpingzhao
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主要区别就是网络模型不同

apache->select
nginx->epoll (主要用这个)

简介

select,epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制,可以监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进行相应的读写操作。但select,epoll本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写,也就是说这个读写过程是阻塞的

I/O 模式

1、阻塞 I/O:(Linux下的I/O操作默认是阻塞I/O)
2、非阻塞 I/O:(可以通过fcntl或者open时使用O_NONBLOCK参数,将fd设置为非阻塞的I/O)
3、I/O 多路复用:(I/O多路复用,通常需要非阻塞I/O配合使用)
4、信号驱动 I/O
5、异步 I/O

select

缺点:

1、每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时会很大
2、每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd,这个开销在fd很多时也很大
3、select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024

epoll

epoll是对select的改进,可以避免上述的三个缺点,我们先看一下epoll和select的调用接口上的不同。

select只提供了一个函数select,epoll提供了三个函数

epoll_create:创建一个epoll句柄
epoll_ctl:注册要监听的事件类型
epoll_wait:等待事件的产生

对于1:epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD),会把所有的fd拷贝进内核,而不是在epoll_wait的时候重复拷贝,epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

对于2:epoll的解决方案不像select那样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中,而只在epoll_ctl时把current挂一遍(这一遍必不可少)并为每个fd指定一个回调函数,当设备就绪,唤醒等待队列上的等待者时,就会调用这个回调函数,而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表)。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd(利用schedule_timeout()实现睡一会,判断一会的效果,和select实现是类似的)。

对于3:epoll没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

epoll的优点

1、监视的描述符数量不受限制,select的最大缺点就是进程打开的fd是有数量限制的。这对于连接数量比较大的服务器来说根本不能满足。虽然也可以选择多进程的解决方案,不过虽然linux上面创建进程的代价比较小,但仍旧是不可忽视的,加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效,所以也不是一种完美的方案。

2、IO的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降。epoll不同于select轮询的方式,而是通过每个fd定义的回调函数来实现的,只有就绪的fd才会执行回调函数。

3、支持电平触发和边沿触发(只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态,它只说一遍,如果我们没有采取行动,那么它将不会再次告知,这种方式称为边缘触发)两种方式,理论上边缘触发的性能要更高一些,但是代码实现相当复杂。

总结:

1、select实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。

2、select每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次,并且要把current往设备等待队列中挂一次,而epoll只要一次拷贝,而且把current往等待队列上挂也只挂一次(在epoll_wait的开始,注意这里的等待队列并不是设备等待队列,只是一个epoll内部定义的等待队列)。这也能节省不少的开销。

3、在 select中,进程只有在调用一定的方法后,内核才对所有监视的文件描述符进行扫描,而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一 个文件描述符,一旦基于某个文件描述符就绪时,内核会采用类似callback的回调机制,迅速激活这个文件描述符,当进程调用epoll_wait() 时便得到通知。

4.mmap加速内核与用户空间的信息传递。epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存,避免了无畏的内存拷贝。

所以吗,效率就看出来了,不过nginx在稳定性上比apache要差

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

在linux下,apache依然是select,nginx可采用epoll,那么:
apache 依然排队处理
nginx 的epoll机制,来一个请求,扔给php-cgi,然后接着下一个请求。当php-cgi处理完了在返回给客户端就行了。这样就并行起来了。

楼主可以百度看看 epoll和select区别:
假设你在大学读书,住的宿舍楼有很多间房间,你的朋友要来找你。

select版宿管大妈就会带着你的朋友挨个房间去找,直到找到你为止。

而epoll版宿管大妈会先记下每位同学的房间号,你的朋友来时,只需告诉你的朋友你住在哪个房间即可,不用亲自带着你的朋友满大楼找人。

如果来了10000个人,都要找自己住这栋楼的同学时,select版和epoll版宿管大妈,谁的效率更高,不言自明。

同理,在高并发服务器中,轮询I/O是最耗时间的操作之一,select和epoll的性能谁的性能更高,同样十分明了。

Nginx主要使用了异步无阻塞的IO减少了传统阻塞模式下多线程的资源消耗和切换的开销
另外从细节设计上比apache使用了更多的实用型的优化手段 相对来说 apache更中规中矩

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