前言
Nginx的高性能得益于其优秀的网络架构模型。为了充分发挥多核CPU的优势，让每个进程都“亲缘”一个CPU，减少上下文切换带来的损耗，同时也需要解决多个进程监听同一个端口带来的各种问题，本文将简要描述下Nginx的网络架构的演变过程。
网络模型
模型一
Nginx是单主(master)多从(worker)模式的进程架构，Master进程在解析配置文件的时候，对于每个监听的端口，将创建一个监听socket套接字，为了描述，这里假设在配置文件中开启了80和443两个端口。其网络模型如下：
在解析完配置文件后，master进程开始创建子进程，这些子进程会进程master的资源，当然包括套接字等，如果开启4个worker，则其网络模型如下：
这时候，如果有请求来临，内核会唤醒所有的进程，这就是惊群现象。（先不谈Linux内核是否解决了惊群现象，Nginx作为一个跨平台的服务，必须从自身解决这个问题）
传统的网络服务（如apache等）会采用每个请求分派一个线程来处理，而Nginx采用的IO多路复用机制（有时候也叫做事件驱动），如在Linux平台的epoll，BSD平台的kqueue等，配合非阻塞的soket API，充分利用了CPU，提升了网络服务质量。下面会以Linux平台下的epoll为例，说明Nginx是如何解决惊群问题的。
1 各个worker进程会创建自己的epoll句柄（不包括master）
2 接着会判读，管理员是否开启了惊群锁且worker进程的数量大于1。
a,惊群锁默认是关闭的，如果管理员显示开启了accept_mutux off,则会禁用，Nginx就不会解决惊群问题。
b,如果worker的进程数量小于2，那么不存在惊群问题，Nginx也会不解决惊群问题。
3 如果惊群生效，则每个worker首先不会去把监听套接字描述符加入自己的epoll系统，而是先去抢一把自旋锁，即对所有监听套接字的“控制权”。
4 抢到锁的worker进程，会将所有的监听套接字都加入自己的epoll中，而没有抢到worker会首先删除自己epoll中监听的监听套接字（如果有的话）。这样当有新请求来到时，只会有一个worker被唤醒，从而解决了惊群的问题。
其流程图大约如下：
小结：
1，在请求量不是特别大的情况下，Nginx这种解决惊群现象的手段提升了网络服务质量，避免多个进程无谓的被“唤醒”去accept请求失败而导致的损耗。
2，然后现在在很多情况下证明：当并发请求量过大时，这种依靠抢锁机制解决惊群的手段，会导致处理请求的效率下降，所以现在较多的建议是关闭accept_mutux锁，让Nginx不解决惊群。
模型二
在第一种模型下，通过抢锁来保障每次新请求到来时都只会有一个worker去执行accept，避免其它worker的无谓消耗。这种情况在高并发场景下受到了质疑，事实上，在高并发情况下，关闭惊群锁而不让Nginx处理“惊群”反而会提升处理效率。下面举一个例子说明：
试想，有一群小鸡，你撒谷粒给这群鸡吃。
a，一粒粒撒的时候，如果不加处理，每个鸡都会跳起来，但最终只有一只鸡能够吃到这粒米。
所以在一粒粒撒的时候，需要有锁，不能让每个鸡都跳起来，这样浪费它们的精力，必须要让它们遵守秩序，一个个来（加锁）
b，然而，如果你撒了一大把谷粒，这时候还让它们一个个来，这样是很不合理的，所以，在撒大把谷粒的情况下，这些鸡全部跳起来抢食才是科学的，这样才能更加快速地消耗掉这些谷粒。（不加锁）。
上面的小鸡就代表worker进程，谷粒代表高并发的请求，虽然比喻有些粗糙，但也能够说明问题。
所以，在高并发场景下，关闭惊群锁，每个worker都把所有的监听套接字加入到自己的epoll中去，让它们都试图去accept新的请求，这样做能够提升处理请求的效率。
而且，从高版本的Nginx开始，惊群锁也默认置为了关闭状态。
官方对此作了压力测试的对比，具体可见如下：https://www.nginx.com/blog/socket-sharding-nginx-release-1-9-1/
(先忽略reuseport，比对default和accept_mutux off的两种情况）
模型三
在Nginx1.9.1版本中，引入了新的socket网络选项，SO_REUSEPORT.
首先解释下这个选项：当socket设置了这个选项，可以让多个设置了这个选项的socket绑定和监听同一个端口（准确滴说是一个ip:port对）
1 default时候的网络模型：
在原始模型中，所有的worker通过master的fork调用，都公用一个socket来监听80端口(或其它端口）
如果开启SO_REUSEPORT特性，如下：
1 | server { |
则master在解析配置文件的时候创建监听套接字会有不同的动作：
它会按照worker的数目 n,对于每个ip:port对，都会克隆出多个监听socket，如下：（以4个worker为例）
可以看到，对于同一个端口，master建立了4个监听套接字，这四个监听套接字都bind到80端口。（需要注意的是，如果套接字不设置SO_REUSEPORT属性，那么当多个套接字bind到同一个端口时，会报错失败。当然这里每个套接字都设置了SO_REUSEPORT属性）
然后经过fork出worker进程：
然后，每个worker会根据自己的ID顺序号，将“属于自己”的监听套接字加入到自己的epoll中。（这段是翻看源码才能获知的，一开始怎么都想不明白～～）
以监听80端口的那四个套接字来说，worker1进程只会把套接字1加入自己的epoll中。如下图所示：
这样，每个worker都再也不用去抢监听锁讲监听套接字加入自己的epoll系统中了，现在每个worker的epoll中始终都有着属于自己的监听套接字。可以对比一下：
注意：在这种模式下，若某个端口有请求到来，是内核来决定将请求分发到那个监听套接字上，而且这种分发一般都是较为均衡的。
再来比对一下官方的测试数据：
其QPS和平均延时以及延时标准差都明显降低了。
总结
1 第一种默认的抢锁模式：
在大多数请求量适中的环境中都表现很优秀，而且从Nginx内部做到了解决惊群问题，具有跨平台的优势。而且由于解决了惊群问题，极大降低了CPU的负荷。
2 第二种“惊群”模式：
在第二种模式下，Nginx任由“惊群”现象的产生，让每个worker都尽自己的力量去抢到更多的请求。第二种模式在高并发场景下非常有效，但由于每次请求都会让所有worker去争抢请求，必然增大了CPU的负荷。
3 第三种reuseport模式：
在这种情况下，每个worker都有”专属于“自己的监听套接字，不用去挣抢锁，完全由内核将请求分发到各个套接字上面，做到了高效且降低CPU的负荷的特定。
下面是官方的对比：
