与Apache的同步IO模型相比，Nginx由于使用了NIO，因此在性能上碾压前者。 Nginx 轻量级，占用系统资源少，天然支持高并发。

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今天我们简单讨论一下nginx的线程模型。请注意，它不是流程模型。

nginx以多进程模式运行。 nginx 在1.7.11 版本中提供了多线程，但这种多线程仅用于aio 模型中的本地文件操作。出发点是使用非阻塞模式来提高文件IO的效率和并发性。

所以这个多线程并不是nginx通过多线程来处理代理请求（这部分是通过epoll方式），而是用来处理一些本地的静态文件。

这里涉及到几个基本指令：sendfile、aio和directio，它们都与本地文件的操作有关。接下来我们分别看看它们的含义。

sendfile该指令与系统函数sendfile()语义相同。 sendfile的目的是提高通过socket发送本地文件的效率。官方博客介绍了如何使用nginx线程池aio实现9倍性能提升。

它还有一个更容易记住的名字，叫做零拷贝。读取传统文件和将其发送到网络有什么区别？

磁盘、网络驱动器和内存是三种不同的传输介质。如果在本地读取文件并通过套接字发送，通常会经历以下步骤：

1）磁盘驱动程序根据CPU调度从磁盘读取一定长度（chunk）的字节数据2）将字节数据复制到内核内存3）将内核内存中的数据复制到进程工作空间内存4）进程复制将数据通过socket发送到网络驱动程序缓存并通过相应的传输协议发送出去。可见，数据发送过程涉及多份，受到计算机系统设计问题的限制。

sendfile的主要出发点是减少数据复制，提高发送效率。 sendfile 是Linux 系统级调用。套接字可以通过DMA（直接内存访问）直接访问文件数据并通过传输协议发送，减少2倍的数据数量。复制（磁盘到内核，内核到工作区）。

sendfile_max_chunk 参数用于限制每个sendfile() 调用发送的最大数据大小。如果不限制大小，则整个工作进程将是独占的。默认为“无限制”。这也太霸道了吧。

对于nginx来说，代理静态本地静态文件资源（通常是小文件）是非常高效的。对于一些静态文件如html、图片等建议启用该参数。

location/video{sendfileon;sendfile_max_chunk128k;aioon;}directio此命令用于启用O_DIRECT 标志（BSD、Linux），对应于directio() 系统调用。

该参数针对大文件设置，sendfile针对小文件设置。可以通过directio 指定有限的大小。对于超过此大小的文件，将使用directio （而不是sendfile）。

按照directio的设计初衷，它有sendfile的基本原理，只不过不使用内核缓存，而是直接使用DMA，并且内存缓存（页对齐部分）在使用后也会被释放。

因此directio通常适合读取大文件，并且读取频率通常很低。因为对于高频读取来说，并不能提高效率（因为它不是复用cache，而是每次都复用DMA）。由于性能权衡，该参数默认关闭。

location/video{sendfileon;directio8m;aioon;}aio说到aio模型，语义基本一致，都是异步文件IO。 nginx默认关闭该功能，需要在更高版本的linux平台（2.6.22+）上支持。

在Linux上，directio只能读取基于512字节边界对齐的块，并且文件末尾的那些未对齐的块将使用阻塞模式读取。

同样，如果文件在开始时未对齐，则整个文件将被阻塞读取。这里所谓的对齐是指文件数据在内存页中的缓存状态。

当aio和sendfile都开启时，对于大小大于directio设置值的文件，将使用aio机制：即当文件大小小于directio设置值时，将直接使用sendfile（aio没有不参加）。

AIO，简单来说就是采用多线程异步方式读取较大的文件来提高IO效率，但实际上可能并没有什么提升。由于读取大文件无法使用缓存，且耗时，即使使用多线程，请求的等待时间也是不可预测的，尤其是并发请求较高时。但是aio可以提高IO的并发量，这是肯定的。

我们的配置文件得到了进一步的丰富。

thread_pooldefault_poolthreads=16;##main context.location/video{sendfileon;sendfile_max_chunk128k;directio8M;aiothreads=default_pool;}当线程池中的所有线程都处于繁忙状态时，新的任务请求将被添加到等待队列中。我们可以使用thread_pool中的max_queue参数来指定队列的大小。默认队列大小为65536。当队列已满时，后续请求将抛出错误。

nginx官方宣称使用多线程模式。在aio读文件的场景下，性能提升了9倍，但我对这个测试还是有一些疑问。

多线程+aio确实可以在一定程度上提高文件IO的读取性能，但是对于大文件来说，这似乎并没有想象中的那么好。这受Linux平台底层特性的影响，除非nginx本身对文件缓存进行额外的操作。

到目前为止，xjjdog仍有以下建议（供参考）：

1）对于小文件的静态代理，我们应该启用sendfile，这将显着提高性能。 2）对于大文件读取（频率较低），我们可以尝试启用aio和directio，在提高并发能力的前提下，关注请求的实际响应效率；既然这是官方推荐的，我们可以尝试一下。 3）对于高频大文件读取，aio和directio的性能提升可能并不显着，但应该不会降低性能。

关于Nginx 高性能解析：深入理解线程池模式，的介绍到此结束，希望对大家有所帮助。