传统上基于进程或线程模型架构的web服务通过每进程或每线程处理并发连接请求，这势必会在网络和I/O操作时产生阻塞，其另一个必然结果则是对内存或CPU的利用率低下。生成一个新的进程/线程需要事先备好其运行时环境，这包括为其分配堆内存和栈内存，以及为其创建新的执行上下文等。这些操作都需要占用CPU，而且过多的进程/线程还会带来线程抖动或频繁的上下文切换，系统性能也会由此进一步下降。
在设计的最初阶段，nginx的主要着眼点就是其高性能以及对物理计算资源的高密度利用，因此其采用了不同的架构模型。受启发于多种操作系统设计中基于“事件”的高级处理机制，nginx采用了模块化、事件驱动、异步、单线程及非阻塞的架构，并大量采用了多路复用及事件通知机制。在nginx中，连接请求由为数不多的几个仅包含一个线程的进程worker以高效的回环(run-loop)机制进行处理，而每个worker可以并行处理数千个的并发连接及请求。
如果负载以CPU密集型应用为主，如SSL或压缩应用，则worker数应与CPU数相同；如果负载以IO密集型为主，如响应大量内容给客户端，则worker数应该为CPU个数的1.5或2倍。
Nginx会按需同时运行多个进程：一个主进程(master)和几个工作进程(worker)，配置了缓存时还会有缓存加载器进程(cache loader)和缓存管理器进程(cache manager)等。所有进程均是仅含有一个线程，并主要通过“共享内存”的机制实现进程间通信。主进程以root用户身份运行，而worker、cache loader和cache manager均应以非特权用户身份运行。
1.主进程（Master Process）
主要完成如下工作：
- 读取并验正配置信息；
- 创建、绑定及关闭套接字；
- 启动、终止及维护worker进程的个数；
- 无须中止服务而重新配置工作特性；
- 控制非中断式程序升级，启用新的二进制程序并在需要时回滚至老版本；
- 重新打开日志文件，实现日志滚动；
- 编译嵌入式perl脚本；
2.工作进程（Worker Process）
- 接收、传入并处理来自客户端的连接；
- 提供反向代理及过滤功能；
- nginx任何能完成的其它任务；
3.缓存索引重建及进程管理（Cache Loader & Cache Manager）
Cache模块，主要由缓存索引重建（Cache Loader）和缓存索引管理（Cache Manager）两类进程完成工作。缓存索引重建进程是在Nginx服务启动一段时间之后（默认是1分钟）由主进程生成，在缓存元数据重建完成后就自动退出；缓存索引管理进程一般存在于主进程的整个生命周期，负责对缓存索引进行管理。
cache loader进程主要完成的任务包括：
- 检查缓存存储中的缓存对象；
- 使用缓存元数据建立内存数据库；
cache manager进程的主要任务：
- 缓存的失效及过期检验；