撰稿丨千山
近日来 ，放网站安全和托管服务供应商Cloudflare可以说春风得意 。招反
根据网络咨询服务公司Netcraft的放调查报告 ，今年1月在前100万个最繁忙的招反网站中 ，Cloudflare以21.64%的放市场份额 ，一举越过Apache(21.40%)和Nginx(21.20%) ，招反从第3位跃升至首位 ，放成为最受欢迎的招反Web服务器 。
之后 ，放在国际权威研究机构GigaOm发布的招反全球CDN服务雷达报告中 ， Cloudflare又在15个供应商的放解决方案中脱颖而出，香港云服务器被评为“领导者”和“表现卓越者”。招反
图源 ：GigaOm官网。放（注 ：如图所示 ，招反GigaOm 雷达报告在一系列同心圆上评估 ，放越靠近中心的解决方案整体价值越高 。）
成立于2009年的Cloudflare以向用户提供网站安全管理 、性能优化及相关的技术支持为主要业务 。在技术上 ，这家公司很长一段时间都将Nginx视为核心 ，用于其提供的所有Web服务中，但这一状况在去年发生了变化 。
2022年9月 ，模板下载Cloudflare宣布用自研的以Rust编写的Pingora取代了Nginx ，旨在构建一个更快、更高效 、更安全的全新HTTP代理。这一决策在当时也引起了一些猜测 ，不过从目前来看 ，彼时果断地改弦易辙正逐步展露成效 。
1 、为什么要舍弃Nginx？Cloudflare之所以会放弃Nginx ，简单来说 ，就是Nginx已经无法满Cloudflare日益增长的业务需求 。高防服务器
对此 ，Cloudflare的官方技术博客曾专门发文进行了解释 ，将Nginx的种种局限性主要归因为三点：
其一 ，架构限制影响性能 。Nginx的worker（进程）架构对于Cloudflare的用例而言存在操作缺陷 ，导致损害性能和效率 。
其二 ，某些功能类型难以添加 。围绕Nginx构建所需功能时要尽量避免与Nginx上游代码库有太多分歧 ，这无疑会增加难度 。而且Nginx是纯用C语言编写的免费模板 ，在设计上不能保障内存安全性 。使用这样的第三方代码库非常容易出错 。用来补充C语言的另一种编程语言Lua虽然风险较小 ，但性能也较差 。
其三 ，社区活跃度不高。Nginx社区本身不是很活跃，开发往往是“闭门造车” 。
当然 ，上述局限性中更致命的还是亿华云第一点 。就像Cloudflare工程师在文中一针见血地指出：“对于我们的用例来说 ，最关键的问题是糟糕的连接重用 。”
截图：https://blog.cloudflare.com/how-we-built-pingora-the-proxy-that-connects-cloudflare-to-the-internet/
简单来说 ，在Nginx中每个请求只能由单个worker处理 。这会导致所有CPU内核的负载不平衡 ，从而导致处理速度变慢。
代理层节点机器与源服务器建立TCP连接，以代理HTTP请求 。连接重用通过重用之前从连接池建立的连接 ，源码下载跳过新连接所需的TCP和TLS握手 ，来加快请求的TTFB（首字节时间） 。
但是 ，Nginx连接池是按worker划分的 。当请求到达某个worker时，它只能重用该worker内的连接 。当我们添加更多Nginx worker以进行扩展时 ，连接重用率会变得更差，因为连接分散在所有进程的更多隔离池中，不仅会导致响应时间变慢 ，也会消耗额外的硬件资源。
图源：Cloudflare官方技术博客
针对这一问题 ，Cloudflare技术团队虽然尝试过种种优化方案，但最终发现只要Nginx Work（进程）架构不变 ，还是治标不治本 。
2 、身处三岔口的抉择放弃Nginx ，选择自研 ，也并非一蹴而就。Cloudflare经历了几年的持续评估 ，当时 ，他们主要面临三种选择 。
其一 ，继续投资Nginx ，并使用Fork版本来让其完全适配业务需求 。尽管Cloudflare团队的专业储备过硬 ，但鉴于上述架构限制 ，必然要付出大量时间和努力才能实现重建 。
其二 ，迁移到另一个第三方代理代码库 。考虑使用别的好项目 ，比如envoy 。但这条道路意味着在几年内可能会重复同样的循环——不断探索试错 ，才能逐步磨合 。
其三，从头开始 ，建立一个内部平台和框架 。这一选择需要在开发方面进行大量的前期投资 。但优点是能从起点就百分之百围绕Cloudflare的用例服务 。
站在三叉路口 ，没有人能笃定那条道路就一定是光明坦途 。正如Cloudflare的技术人员在回顾这段时间时谈到的 ：“在几年的时间里 ，我们继续走阻力最小的道路，继续增强Nginx 。然而 ，在某些情况下 ，建立自有代理的投资回报率似乎更值得 。我们呼吁从头开始建立一个代理 ，并开始设计我们梦想中的代理应用程序 。”
如今，结果我们也看到了。他们坚定地迈向了第三条路——构建全新的代理架构 ，这就是用Rust编写的Pingora 。
从零开始造轮子并非易事 ，但Pingora的表现却并不让人失望 。据介绍 ，Pingora每天处理超过1万亿条请求 ，提高系统性能之余 ，也为Cloudflare客户带来不少新功能 。更重要的是 ，它运行所占用的CPU和内存资源只相当于原有代理基础设施的三分之一 。
3 、用Rust重写Nginx模块自去年9月的发布以来 ，Cloudflare团队在“去Nginx化”的道路上一直在低调前行。日前，Cloudflare在其官博上介绍了如何使用Rust重写Nginx模块 。
“我们的工程师们用Rust为Cloudflare基础设施中最古老和最不为人所知的部分 ——cf-html ，编写了替代品 ，通过完成这项工作为我们完全摆脱Nginx铺平了道路”
cf-html是一个Nginx模块 ，位于Cloudflare的核心反向Web代理内部 ，亦称为FL (Front Line) 。FL运行着Cloudflare应用程序服务的大部分逻辑，因此这次替换如果能顺利完成 ，无疑会更具标志性 。
图源 ：推特@Cloudflare
Cloudflare方面表示 ，未来他们会继续逐步更换用于运行Nginx/OpenResty代理的组件 ，或者无需对自研平台投入大量开发资源就可以完成的组件 ，从而构建一个没有Nginx的未来 。
最后Cloudflare还提到了Rust带来的优势：“很难想象如果没有像Rust这样的语言 ，我们会处于怎样的境地 ，因为Rust在提供速度的同时又提供了高度的安全性，还有像Bindgen和Serde这样的高质量库 。”
“更宽泛地说 ，FL团队正在努力将平台的其他方面迁移到Rust中 ，虽然cf-html和围绕其构建的功能是我们基础架构中需要改进的关键部分，但还有许多其他方面需要改进 。”
“多数人认为编程语言的安全性主要是用于预防错误 ，但对于一家公司来说 ，我们发现编程语言的安全优势还可以用来完成一些被认为非常困难、或不可能安全实现的功能需求。”
4 、结语 ：“去Nginx化”成趋势了吗就Cloudflare这个案例来说 ，Pingora比Nginx的表现更高效更安全 ，并不意味着Rust比C语言好 ，也并不表示Pingora在任何场景下都优于Nginx ，而是Pingora更适合Cloudflare的用例 。
CDN的规模导致了其对微小抖动的敏感性 ，同时底层基础设施的技术改进也是Cloudflare这样的公司点燃其革新火种的助力之一 。Cloudflare选择了对他们的业务模型表现更佳的解决方案 。
但是我们注意到 ，近年来一些大厂在“去 Nginx”上动作频频 。比如 ：
（1）Dropbox从Nginx迁移到了Envoy；
（2）百度开源采用GO语言的BFE；
（3）阿里巴巴云原生网关Higress基于Envoy，支持Nginx Ingress零成本快速迁移 。
不可否认 ，Nginx在反向代理 、负载均衡方面表现出色，但“C+Lua”的组合也的确很难在性能和安全上实现两全 。作为时代的产物 ，Nginx或许不能被轻易进行比较 ，但“去Nginx化”似乎正在成为一种趋势 。
参考链接：https://blog.cloudflare.com/how-we-built-pingora-the-proxy-that-connects-cloudflare-to-the-internet/
https://news.netcraft.com/archives/2023/01/27/january-2023-web-server-survey.html
https://twitter.com/Cloudflare/status/1629119206770847744?s=05
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