Sou bastante novo no uso de qualquer um desses servidores, então será realmente útil saber quais recursos específicos são mais otimizados em qualquer um desses três servidores da web.
E em quais cenários devo escolher um em vez do outro?
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Costumo usar algo para o que foi feito. Embora Nginx e Lighty possam lidar com balanceamento de carga e cache, eles são feitos principalmente para serem servidores web rápidos e pequenos. Então, eu usaria o Varnish como balanceador de carga e front-end de cache e Nginx ou Lighty como back-end do servidor web.
(INTERNET)-----[Varnish]-----[Lighty/Nginx]
Responder2
Esta comparação do desempenho de Varnish vs Nginx vs Lighttpd pode ajudar a entender o que você precisa.
http://nbonvin.wordpress.com/2011/03/24/serving-small-static-files-qual-servidor-to-use/
O Varnish parece ser útil apenas nos casos em que você tem um grande número de saídas dinâmicas em cache - e mesmo aqui, não está claro em qual limite ele começaria a funcionar mais rápido do que os servidores Web antigos.
Para servir qualquer outra coisa, incluindo uma grande coleção de arquivos estáticos, consulte os benchmarks acima para fazer sua escolha.