Nginx的原理(四)
Nginx的原理
Nginx由内核和模块组成。
Nginx本身做的工作实际很少,当它接到一个HTTP请求时,它仅仅是通过查找配置文件将此次请求映射到一个location block,而此location中所配置的各个指令则会启动不同的模块去完成工作,因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个location中的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块(当然,多个location可以复用同一个模块)。handler模块负责处理请求,完成响应内容的生成,而filter模块对响应内容进行处理。
用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。正是有了这么多模块的支撑,Nginx的功能才会如此强大。
Nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块:
- 核心模块:HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块
- 基础模块:HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块,
- 第三方模块:HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块。
Nginx的模块从功能上分为如下三类:
- Handlers(处理器模块)。此类模块直接处理请求,并进行输出内容和修改headers信息等操作。Handlers处理器模块一般只能有一个。
- Filters (过滤器模块)。此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作,最后由Nginx输出。
- Proxies (代理类模块)。此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块,这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互,实现服务代理和负载均衡等功能。
Nginx进程模型
Nginx默认采用多进程工作方式,Nginx启动后,会运行一个master进程和多个worker进程。其中master充当整个进程组与用户的交互接口,同时对进程进行监护,管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。worker用来处理基本的网络事件,worker之间是平等的,他们共同竞争来处理来自客户端(client)的请求。
nginx的进程模型如图所示:
在创建master进程时,先建立需要监听的socket(listenfd),然后从master进程中fork()出多个worker进程,如此一来每个worker进程多可以监听用户请求的socket。一般来说,当一个连接进来后,所有在Worker都会收到通知,但是只有一个进程可以接受这个连接请求,其它的都失败,这是所谓的惊群现象。Nginx提供了一个accept_mutex(互斥锁),有了这把锁之后,同一时刻,就只会有一个进程在accpet连接,这样就不会有惊群问题了。
先打开accept_mutex选项,只有获得了accept_mutex的进程才会去添加accept事件。nginx使用一个叫ngx_accept_disabled的变量来控制是否去竞争accept_mutex锁。ngx_accept_disabled = nginx单进程的所有连接总数 / 8 -空闲连接数量,当ngx_accept_disabled大于0时,不会去尝试获取accept_mutex锁,ngx_accept_disable越大,于是让出的机会就越多,这样其它进程获取锁的机会也就越大。不去accept,每个worker进程的连接数就控制下来了,其它进程的连接池就会得到利用,这样,nginx就控制了多进程间连接的平衡。
每个worker进程都有一个独立的连接池,连接池的大小是worker_connections。这里的连接池里面保存的其实不是真实的连接,它只是一个worker_connections大小的一个ngx_connection_t结构的数组。并且,nginx会通过一个链表free_connections来保存所有的空闲ngx_connection_t,每次获取一个连接时,就从空闲连接链表中获取一个,用完后,再放回空闲连接链表里面。一个nginx能建立的最大连接数,应该是worker_connections * worker_processes。当然,这里说的是最大连接数,对于HTTP请求本地资源来说,能够支持的最大并发数量是worker_connections * worker_processes,而如果是HTTP作为反向代理来说,最大并发数量应该是worker_connections * worker_processes/2。因为作为反向代理服务器,每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接,会占用两个连接。
master&worker:一个master多个worker
这种机制的好处就是:首先对于每个worker进程来说,独立的进程,不需要加锁,所以省掉了锁带来的开销,同时在编程以及问题查找时,也会方便很多。其次采用独立的进程,可以让进程之间不会互相影响,一个进程退出后,其他进程还在工作,服务不会中断,master进程则很快启动新的worker进程。当然,worker进程的异常退出,肯定是程序有bug了,异常退出,会导致当前的worker上的所有请求失败,不过不会影响到所有的请求,所以降低了风险。
并且还有利于Nginx的热部署 ./nginx -reload
work是如何进行工作的
需要设置多少个worker
Nginx同Redis类似都采用IO多路复用机制,每个worker都是一个独立的进程,但每个进程只有一个主进程,通过异步非阻塞方式来处理请求,即便是上万个上千个请求也不再话下。每个worker的线程可以把一个CPU的性能发挥到极致。所以worker数和服务器的CPU数相等是最合适的。设多了会造成CPU频繁切换上下文带来的损耗,设少了会浪费资源。
worker_processes 4
//work 绑定CPU(4 work 绑定 4 CPU)
worker cpu
连接数
一个请求,连接2或4个,需要连接worker和Tomcat
Nginx处理HTTP请求流程
http请求是典型的请求-响应类型的的网络协议。http是文件协议,所以我们在分析请求行与请求头,以及输出响应行与响应头,往往是一行一行的进行处理。通常在一个连接建立好后,读取一行数据,分析出请求行中包含的method、uri、http_version信息。然后再一行一行处理请求头,并根据请求method与请求头的信息来决定是否有请求体以及请求体的长度,然后再去读取请求体。得到请求后,我们处理请求产生需要输出的数据,然后再生成响应行,响应头以及响应体。在将响应发送给客户端之后,一个完整的请求就处理完了。
作者:BearBrick0
出处:https://www.cnblogs.com/bearbrick0/p/15807799.html
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