nginx架构

参考：http://tengine.taobao.org/book/chapter_02.html#id1

基本架构#

• nginx在启动后，会有一个master进程和多个worker进程。
• master进程主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。
• 而基本的网络事件，则是放在worker进程中来处理了。多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。
• worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致，这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的。
  

操作Nginx#

• 从上文中我们可以看到，master来管理worker进程，所以我们只需要与master进程通信就行了。
• master进程会接收来自外界发来的信号，再根据信号做不同的事情。所以我们要控制nginx，只需要通过kill向master进程发送信号就行了。比如kill -HUP pid，则是告诉nginx，从容地重启nginx，我们一般用这个信号来重启nginx，或重新加载配置，因为是从容地重启，因此服务是不中断的。
• master进程在接收到HUP信号后是怎么做的呢？首先master进程在接到信号后，会先重新加载配置文件，然后再启动新的worker进程，并向所有老的worker进程发送信号，告诉他们可以光荣退休了。新的worker在启动后，就开始接收新的请求，而老的worker在收到来自master的信号后，就不再接收新的请求，并且在当前进程中的所有未处理完的请求处理完成后，再退出。
• 当然，直接给master进程发送信号，这是比较老的操作方式，nginx在0.8版本之后，引入了一系列命令行参数，来方便我们管理。
• 比如，./nginx -s reload，就是来重启nginx，./nginx -s stop，就是来停止nginx的运行。如何做到的呢？我们还是拿reload来说，我们看到，执行命令时，我们是启动一个新的nginx进程，而新的nginx进程在解析到reload参数后，就知道我们的目的是控制nginx来重新加载配置文件了，它会向master进程发送信号，然后接下来的动作，就和我们直接向master进程发送信号一样了。

进程交互#

master#

• 读取Nginx配置文件并验证其有效性和正确性
• 建立、绑定、关闭socket连接
• 按照配置生成、管理进程和结束工作进程
• 接收外界指令，如重启、退出等
• 不中断服务，实现平滑升级，重启服务并应用新的配置
• 编译和处理Perl脚本
• 开启日志记录

worker#

• 接收并处理客户端请求
• 将请求以此送入各个功能模块进行处理
• IO调用，获取响应数据
• 与后端服务器通信，接收后端服务器的处理结果
• 缓存数据，访问缓存索引，查询和调用缓存数据
• 发送请求结果，响应客户的请求
• 接收主程序的指令

cache loader#

在开启缓存服务器功能下，在Nginx主进程启动一段时间后(默认1分钟)，由主进程生成cache loader，在缓存索引建立完成后将自动退出。

cache manager#

在开启缓存服务器功能下，在Nginx主进程的整个生命周期内，管理缓存索引，主要对索引是否过期进程判断。

master与worker#

• ⼯作进程是有主进程⽣成的，主进程使⽤fork()函数，在Nginx服务器启动过程中主进程根据配置⽂件决定启动⼯作进程的数量，然后建⽴⼀张全局的⼯作表⽤于存放当前未退出的所有的⼯作进程，主进程⽣成⼯作进程后会将新⽣成的⼯作进程加⼊到⼯作进程表中，并建⽴⼀个单向的管道并将其传递给⼯作进程，该管道与普通的管道不同，它是由主进程指向⼯作进程的单项通道，包含了主进程向⼯作进程发出的指令、⼯作进程ID、⼯作进程在⼯作进程表中的索引和必要的⽂件描述符等信息。
• 主进程与外界通过信号机制进⾏通信，当接收到需要处理的信号时，它通过管道向相关的⼯作进程发送正确的指令，每个⼯作进程都有能⼒捕获管道中的可读事件，当管道中有可读事件的时候，⼯作进程就会从管道中读取并解析指令，然后采取相应的执⾏动作，这样就完成了主进程与⼯作进程的交互。

worker与worker#

• ⼯作进程之间的通信原理基本上和主进程与⼯作进程之间的通信是⼀样的，只要⼯作进程之间能够取得彼此的信息，建⽴管道即可通信，但是由于⼯作进程之间是完全隔离的，因此⼀个进程想要直到另外⼀个进程的状态信息就只能通过主进程来设置了。
• 为了实现⼯作进程之间的交互，主进程在⽣成⼯作进程之后，在⼯作进程表中进⾏遍历，将该新进程的ID以及针对该进程建⽴的管道句柄传递给⼯作进程中的其他进程，为⼯作进程之间的通信做准备，当⼯作进程1向⼯作进程2发送指令的时候，⾸先在主进程给它的其他⼯作进程⼯作信息中找到2的进程ID，然后将正确的指令写⼊指向进程2的管道，⼯作进程2捕获到管道中的事件后，解析指令并进⾏相关操作，这样就完成了⼯作进程之间的通信。

优点#

• 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，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，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worker上的所有请求失败，不过不会影响到所有请求，所以降低了风险。