nginx进程模型
1.概述
nginx有两类进程，一类称为master进程(相当于管理进程)，另一类称为worker进程（实际工作进程）。启动方式有两种：
(1)单进程启动：此时系统中仅有一个进程，该进程既充当master进程的角色，也充当worker进程的角色。
(2)多进程启动：此时系统有且仅有一个master进程，至少有一个worker进程工作。
master进程主要进行一些全局性的初始化工作和管理worker的工作；事件处理是在worker中进行的。
首先简要的浏览一下nginx的启动过程，如下图：
2.实现原理
这里只分析多进程下的工作原理。
nginx的进程启动过程是在ngx_master_process_cycle（src/os/unix/ngx_process_cycle.c）中完成的，在ngx_master_process_cycle中，会根据配置文件的worker_processes值创建多个子进程，即一个master进程和多个worker进程。进程之间、进程与外部之间保持通信。如下图所示：图中w1表示worker进程1，以此类推。虚线表示信号通信，实现表示socketpair通信。
nginx 的进程模型采用的是prefork方式，预先分配的worker子进程数量由配置文件指定，默认为1。master主进程创建监听套接口，fork子进程以后，由worker进程监听客户连接，每个worker子进程独自尝试accept已连接套接口，accept是否上锁可以配置，默认会上锁，如果操作系统支持原子整型，才会使用共享内存实现原子上锁，否则使用文件上锁。如果不使用锁，当多个进程同时accept，当一个连接来的时候多个进程同时被唤起，会导致惊群问题。使用锁的时候，只会有一个worker阻塞在accept上，其他的进程则会不能获取锁而阻塞，这样就解决了惊群的问题。master进程通过socketpair向worker子进程发送命令，终端也可以向master发送各种命令，子进程通过发送信号给master进程的方式与其通信，worker之间通过unix套接口通信。
当master接收到worker发回的SIGCHLD信号时，(worker进程的退出信号)，它会逐个检查每一个worker进程，如果发现有worker进程是异常退出，就会重新启动这个worker进程。另外nginx还有两个用于管理cache的进程，一个是cache manager process，另外一个是cache loader process，它们是专门服务于文件cache的进程，也服从master进程的管理，类似于worker进程，后面的分析将略去它们。下面从代码的角度，详细分析实现细节。
master启动的时候，有一些重要的全局数据会被设置，最重要的是进程表ngx_processes，master每创建一个worker都会把一个设置好的ngx_process_t结构变量放入ngx_processes中，新创建的进程存放在ngx_process_slot位置，ngx_last_process是进程表中最后一个存量进程的下一个位置，ngx_process_t是进程在nginx中的抽象：
1 typedef struct { 2 ngx_pid_t pid; //进程的ID 3 int status; //进程的退出状态 4 ngx_socket_t channel[2]; //用于socketpair通信的一对socket句柄 5 ngx_spawn_proc_pt proc; //进程的执行函数 6 void *data; //proc的参数 7 char *name; //进程的title标识 8 unsigned respawn:1; //进程的状态:重新创建的 9 unsigned just_spawn:1; //进程的状态: 第一次创建的 10 unsigned detached:1; //进程的状态: 分离的，独立的 11 unsigned exiting:1; //进程的状态: 正在退出的 12 unsigned exited:1; //进程的状态: 已经退出的 13 } ngx_process_t;(src/os/unix/ngx_process.h)
master进程向worker子进程发送命令是通过socketpair创建的一对socket实现的，之间传输的是ngx_channel_t结构变量：
1 typedef struct { 2 ngx_uint_t command; //发送的命令 3 ngx_pid_t pid; //发送方进程的进程id 4 ngx_int_t slot; //发送方进程在进程表中偏移位置 5 ngx_fd_t fd; //发送给对方的文件句柄 6 } ngx_channel_t;(src/os/unix/ngx_channel.h)
command是要发送的命令，有5种：
1 #define NGX_CMD_OPEN_CHANNEL 1 2 #define NGX_CMD_CLOSE_CHANNEL 2 3 #define NGX_CMD_QUIT 3 4 #define NGX_CMD_TERMINATE 4 5 #define NGX_CMD_REOPEN 5
1).首先分析master进程的代码的功能，（Ngx_process_cycle.c中）：
main()函数首先做一系列的初始化工作调用各模块的初始化代码（例如创建监听套接口等）然后就会调用ngx_master_process_cycle代码（多进程启动情况下），cycle是一个全局结构体变量，存储有系统运行的所需要的一些信息。在分析进程关系的的时候可以先忽略它。
1 void ngx_master_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle) 2 { 3 1.master设置一些需要处理的信号，信号包括： 4 SIGCHLD, //子进程退出时发送给父进程的 5 SIGALRM, //计时器信号 6 SIGIO, //描述符上可以进行I/O时发出的信号 7 SIGINT, //中断信号 8 NGX_RECONFIGURE_SIGNAL(SIGHUP), //终端线路挂断 9 NGX_REOPEN_SIGNAL(SIGUSR1), //用户自定义usr1信号 10 NGX_NOACCEPT_SIGNAL(SIGWINCH), //控制中断大小改变 11 NGX_TERMINATE_SIGNAL(SIGTERM), //请求终端 12 NGX_SHUTDOWN_SIGNAL(SIGQUIT), //终端发送的quit信号 13 NGX_CHANGEBIN_SIGNAL(SIGUSR2)；//用户自定义usr1信号 14 15 2.调用ngx_setproctilte设置进程标题； 16 17 3. 调用ngx_start_worker_processes()启动worker进程； 18 19 //有些模块需要文件cache，比如fastcgi模块，这些模块会把文件cache路径添加到//cycle->paths中，文件cache管理进程会定期调用这些模块的文件cache处理钩子处//理一下文件cache,其实一共会启动两个进程，这些进程的detached会被设置为1 20 4.调用ngx_start_cache_manager_processes()启动文件cache管理进程； 21 22 5.master循环处理信号量。 23 ngx_new_binary = 0; 24 delay = 0; 25 live = 1; 26 27 for ( ;; ) { 28 // delay用来设置等待worker退出的时间，master接收了退出信号后首先发送 //退出信号给worker，而worker退出需要一些时间 29 if (delay) { 30 delay *= 2; 31 ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, 32 "temination cycle: %d", delay); 33 itv.it_interval.tv_sec = 0; 34 itv.it_interval.tv_usec = 0; 35 itv.it_value.tv_sec = delay / 1000; 36 itv.it_value.tv_usec = (delay % 1000 ) * 1000; 37 38 // 设置定时器 39 if (setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL) == -1) { 40 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 41 "setitimer() failed"); 42 } 43 } 44 45 ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "sigsuspend"); 46 47 // 挂起信号量，等待定时器 48 sigsuspend(&set); 49 ngx_time_update(0, 0); 50 ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "wake up"); 51 52 // 收到了SIGCHLD信号，有worker退出（ngx_reap==1） 53 if (ngx_reap) { 54 ngx_reap = 0; 55 ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "reap children"); 56 57 // 处理所有worker，如果有worker异常退出则重启这个worker，如果所有 58 // worker都退出,返回0赋值给live 59 live = ngx_reap_children(cycle); 60 } 61 62 // 如果worker都已经退出，并且收到了NGX_CMD_TERMINATE命令或者 //SIGTERM信号或者SIGINT信号(ngx_terminate=1) 63 // 或者NGX_CMD_QUIT命令或者SIGQUIT信号(ngx_quit=1)，则master退出 64 if (!live && (ngx_terminate || ngx_quit)) { 65 ngx_master_process_exit(cycle); 66 } 67 68 // 收到了NGX_CMD_TERMINATE命令或者SIGTERM信号或者SIGINT信号， 69 // 通知所有worker退出，并且等待worker退出 70 if (ngx_terminate) { 71 if (delay == 0) { 72 delay = 50; 73 } 74 75 // 给所有worker发送SIGTERM，通知worker退出 76 if (delay > 1000) { 77 ngx_signal_worker_processes(cycle, SIGKILL); 78 } else { 79 80 ngx_signal_worker_processes(cycle, 81 ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL)); 82 } 83 84 continue; 85 } 86 87 // 收到了NGX_CMD_QUIT命令或者SIGQUIT信号 88 if (ngx_quit) { 89 // 给所有worker发送SIGQUIT信号 90 ngx_signal_worker_processes(cycle, 91 ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)); 92 93 // 关闭所有监听的socket 94 ls = cycle->listening.elts; 95 for (n = 0; n < cycle->listening.nelts; n++) { 96 if (ngx_close_socket(ls[n].fd) == -1) { 97 ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, ngx_socket_errno, 98 ngx_close_socket_n " %V failed", 99 &ls[n].addr_text); 100 } 101 } 102 cycle->listening.nelts = 0; 103 104 continue; 105 } 106 107 // 收到了SIGHUP信号 108 if (ngx_reconfigure) { 109 ngx_reconfigure = 0; 110 111 // 代码已经被替换，重启worker，不需要重新初始化配置 112 if (ngx_new_binary) { 113 ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes, 114 NGX_PROCESS_RESPAWN); 115 ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0); 116 ngx_noaccepting = 0; 117 118 continue; 119 } 120 121 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reconfiguring"); 122 123 // 重新初始化配置 124 cycle = ngx_init_cycle(cycle); 125 if (cycle == NULL) { 126 cycle = (ngx_cycle_t *) ngx_cycle; 127 continue; 128 } 129 130 // 重启worker 131 ngx_cycle = cycle; 132 ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, 133 ngx_core_module); 134 ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes, 135 NGX_PROCESS_JUST_RESPAWN); 136 ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 1); 137 live = 1; 138 ngx_signal_worker_processes(cycle, 139 ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)); 140 } 141 142 // 当ngx_noaccepting=1的时候会把ngx_restart设为1，重启worker 143 if (ngx_restart) { 144 ngx_restart = 0; 145 ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes, 146 NGX_PROCESS_RESPAWN); 147 ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0); 148 live = 1; 149 } 150 151 // 收到SIGUSR1信号，重新打开log文件 152 if (ngx_reopen) { 153 ngx_reopen = 0; 154 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reopening logs"); 155 ngx_reopen_files(cycle, ccf->user); 156 ngx_signal_worker_processes(cycle, 157 ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL)); 158 } 159 160 // 收到SIGUSR2信号，热代码替换 161 if (ngx_change_binary) { 162 ngx_change_binary = 0; 163 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "changing binary"); 164 // 调用execve执行新的代码 165 ngx_new_binary = ngx_exec_new_binary(cycle, ngx_argv); 166 } 167 168 // 收到SIGWINCH信号，不再接收请求，worker退出，master不退出 169 if (ngx_noaccept) { 170 ngx_noaccept = 0; 171 ngx_noaccepting = 1; 172 ngx_signal_worker_processes(cycle, 173 ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)); 174 } 175 } 176 }
从代码中可以看书master主进程的逻辑是非常清晰的，如下图：
2)接下来分析worker进程启动的代码ngx_start_worker_processes()，由于使用了socketpair通信，这里也包过了对socket设置的一些代码：
1 static void ngx_start_worker_processes(ngx_cycle_t *cycle, ngx_int_t n, ngx_int_t type) 2 { 3 ngx_int_t i; 4 ngx_channel_t ch;//用于socketpair通信的数据 5 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "start worker processes"); 6 // 传递给其他worker子进程的命令：打开通信管道 7 ch.command = NGX_CMD_OPEN_CHANNEL; 8 for (i = 0; i < n; i++) { 9 cpu_affinity = ngx_get_cpu_affinity(i); 10 ngx_spawn_process(cycle, ngx_worker_process_cycle, NULL, 11 "worker process", type); 12 // 向之前已经创建的所有worker广播当前创建的worker进程的信息 13 ch.pid = ngx_processes[ngx_process_slot].pid;//当前进程的pid 14 ch.slot = ngx_process_slot; //当前进程在进程表中的位置 15 //fd是发送给对方的句柄 16 ch.fd = ngx_processes[ngx_process_slot].channel[0]; ngx_pass_open_channel(cycle, &ch); 17 } 18 }
循环体中使用ngx_spawn_process来生成worker进程，这个后面说明。每次创建一个新的worker进程之后，都需要向之前创建的所有worker进程广播新创建的worker进程的信息。
ngx_pass_open_channel()会利用一个循环，将ch信息发送给其他的worker进程的channel[0]的socket上，worker收到以后就会将ch的信息添加到自己的进程表中，这样每个worker进程自己的进程表和master进程的进程表就会保持一致。在子进程创建的过程中，后面会有代码来设置各自的进程表项的ngx_socket_t字段。
3).第2个函数中新建了一个进程以后，然后调用ngx_pass_open_channel(cycle,&ch)将ch数据对其他进程进行广播处理，下面分析它的实现。
1 static void ngx_pass_open_channel(ngx_cycle_t *cycle, ngx_channel_t *ch) 2 { //ch是要向其他的worker进程广播的消息 3 ngx_int_t i; 4 //逐个遍历所有的worker进程关联的ngx_process 5 for (i = 0; i < ngx_last_process; i++) { 6 // 跳过自己和异常的进程 7 if (i == ngx_process_slot|| ngx_processes[i].pid == -1 8 || ngx_processes[i].channel[0] == -1) 9 { 10 continue; 11 } 12 ngx_log_debug6(NGX_LOG_DEBUG_CORE, cycle->log, 0, 13 "pass channel s:%d pid:%P fd:%d to s:%i pid:%P fd:%d", 14 ch->slot, ch->pid, ch->fd, 15 i, ngx_processes[i].pid, 16 ngx_processes[i].channel[0]); 17 /* TODO: NGX_AGAIN */ 18 // 发送消息给其他的worker，发送到每个进程的 19 //ngx_processes[i].channel[0]的socket上 20 ngx_write_channel(ngx_processes[i].channel[0], 21 ch, sizeof(ngx_channel_t), cycle->log); 22 } 23 }
从代码中可以看出函数发送给除自己外而且正常工作的worker进程发送自己的进程信息，worker进程收到以后会将它添加到自己的进程表中。
4).接下来分析ngx_pid_t ngx_spawn_process(ngx_cycle_t *cycle, ngx_spawn_proc_pt proc, void *data, char *name, ngx_int_t respawn)函
1 ngx_pid_t ngx_spawn_process(ngx_cycle_t *cycle, ngx_spawn_proc_pt proc, void *data,char *name, ngx_int_t respawn) 2 { //proc是子进程的执行函数，data是其参数，name是子进程的名字 3 u_long on; 4 ngx_pid_t pid; 5 ngx_int_t s; //将要创建的子进程在进程表中的位置 6 7 if (respawn >= 0) { 8 // 替换进程ngx_processes[respawn]，可安全重用该进程表项 9 s = respawn; 10 } else { 11 // 先找到一个被回收的进程表项 12 for (s = 0; s < ngx_last_process; s++) { 13 if (ngx_processes[s].pid == -1) { 14 break; 15 } 16 } 17 // 进程表已满 18 if (s == NGX_MAX_PROCESSES) { 19 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, 0, 20 "no more than %d processes can be spawned", 21 NGX_MAX_PROCESSES); 22 return NGX_INVALID_PID; 23 } 24 } 25 26 27 28 // 不是分离的子进程，指的就是worker进程，cache进程是分离出去的进程 29 //cache进程不等同于worker进程，系统把它看成额外的独立进程 30 if (respawn != NGX_PROCESS_DETACHED) { 31 /* Solaris 9 still has no AF_LOCAL */ 32 // 创建一对已经连接的无名socket,用于socketpair通信的 33 if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, ngx_processes[s].channel) == -1) 34 { 35 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 36 "socketpair() failed while spawning \"%s\"", name); 37 return NGX_INVALID_PID; 38 } 39 ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_CORE, cycle->log, 0, 40 "channel %d:%d", 41 ngx_processes[s].channel[0], 42 ngx_processes[s].channel[1]); 43 44 // 设置socket为非阻塞模式 45 if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[0]) == -1) { 46 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 47 ngx_nonblocking_n " failed while spawning \"%s\"", 48 name); 49 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 50 return NGX_INVALID_PID; 51 } 52 // 设置socket为非阻塞模式 53 if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[1]) == -1) { 54 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 55 ngx_nonblocking_n " failed while spawning \"%s\"", 56 name); 57 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 58 return NGX_INVALID_PID; 59 } 60 61 // 设置channel[0]的信号驱动异步I/O 标志 62 on = 1; 63 if (ioctl(ngx_processes[s].channel[0], FIOASYNC, &on) == -1) { 64 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 65 "ioctl(FIOASYNC) failed while spawning \"%s\"", name); 66 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 67 return NGX_INVALID_PID; 68 } 69 70 71 // 设置channel[0]的属主，控制channel[0]的SIGIO信号只发给master进程，//ngx_pid为全局变量，指的是master主进程，因为master与worker进程通//信时通过将数据发送到进程的channel[0]上通知的，因此channel[0]的属主是//manster进程 72 if (fcntl(ngx_processes[s].channel[0], F_SETOWN, ngx_pid) == -1) { 73 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 74 "fcntl(F_SETOWN) failed while spawning \"%s\"", name); 75 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 76 return NGX_INVALID_PID; 77 } 78 79 // 设置channel[0]的close-on-exec标识，失败则关闭channel 80 if (fcntl(ngx_processes[s].channel[0], F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) { 81 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 82 "fcntl(FD_CLOEXEC) failed while spawning \"%s\"",name); 83 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 84 return NGX_INVALID_PID; 85 } 86 87 // 设置channel[1]的close-on-exec标识，失败则关闭channel 88 if (fcntl(ngx_processes[s].channel[1], F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) { 89 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 90 "fcntl(FD_CLOEXEC) failed while spawning \"%s\"",name); 91 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 92 return NGX_INVALID_PID; 93 } 94 95 // 用于监听可读事件的socket，ngx_channel是全局变量 96 ngx_channel = ngx_processes[s].channel[1]; 97 } else { 98 //说明是分离的独立进程，则不需要socket进行通信，都设置成无效的 99 ngx_processes[s].channel[0] = -1; 100 ngx_processes[s].channel[1] = -1; 101 } 102 103 //新建进程在进程表中的实际位置 104 ngx_process_slot = s; 105 pid = fork(); 106 switch (pid) { 107 case -1: 108 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 109 "fork() failed while spawning \"%s\"", name); 110 ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log); 111 return NGX_INVALID_PID; 112 113 case 0: 114 //子进程在这里运行 115 ngx_pid = ngx_getpid(); 116 //调用子进程需要执行的函数，即ngx_worker_process_cycle 117 proc(cycle, data); 118 break; 119 default: 120 break; 121 } 122 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "start %s %P", name, pid); 123 ngx_processes[s].pid = pid;//设置子进程的pid 124 ngx_processes[s].exited = 0;//子进程没有退出 125 126 // 如果替换进程ngx_processes[respawn]，不用设置其他进程表项字段了 127 if (respawn >= 0) { 128 return pid; 129 } 130 131 // 设置其他的进程表项字段 132 ngx_processes[s].proc = proc; 133 ngx_processes[s].data = data; 134 ngx_processes[s].name = name; 135 ngx_processes[s].exiting = 0; 136 137 // 设置进程表项的一些状态字段 138 switch (respawn) { 139 case NGX_PROCESS_NORESPAWN: 140 ngx_processes[s].respawn = 0; 141 ngx_processes[s].just_spawn = 0; 142 ngx_processes[s].detached = 0; 143 break; 144 145 case NGX_PROCESS_JUST_SPAWN: 146 ngx_processes[s].respawn = 0; 147 ngx_processes[s].just_spawn = 1; 148 ngx_processes[s].detached = 0; 149 break; 150 151 case NGX_PROCESS_RESPAWN: 152 ngx_processes[s].respawn = 1; 153 ngx_processes[s].just_spawn = 0; 154 ngx_processes[s].detached = 0; 155 break; 156 157 case NGX_PROCESS_JUST_RESPAWN: 158 ngx_processes[s].respawn = 1; 159 ngx_processes[s].just_spawn = 1; 160 ngx_processes[s].detached = 0; 161 break; 162 163 case NGX_PROCESS_DETACHED:// 164 ngx_processes[s].respawn = 0; 165 ngx_processes[s].just_spawn = 0; 166 ngx_processes[s].detached = 1; 167 break; 168 } 169 //检查是否需要更新ngx_last_process 170 if (s == ngx_last_process) { 171 ngx_last_process++; 172 } 173 return pid; 174 }
5)下面分析worker工作进程执行的函数：static voidngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data)。
1 static void ngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data) 2 { 3 ngx_uint_t i; 4 ngx_connection_t *c;//用于连接的 5 ngx_process = NGX_PROCESS_WORKER; 6 7 //初始化工作，这个工作很重要，后面会详细说明它 8 ngx_worker_process_init(cycle, 1); 9 //设置进程标题 10 ngx_setproctitle("worker process"); 11 12 //使用线程时，则会执行的代码，线程相关的代码不影响分析系统的进程结构，主//要是做一些创建线程之前的初始化和准备，然后创建线程，执行线程函数，处理//用户请求 13 #if (NGX_THREADS) 14 { 15 ngx_int_t n; 16 ngx_err_t err; 17 ngx_core_conf_t *ccf; 18 ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module); 19 if (ngx_threads_n) 20 if (ngx_init_threads(ngx_threads_n, ccf->thread_stack_size, cycle) 21 == NGX_ERROR) 22 { 23 /* fatal */ 24 exit(2); 25 } 26 27 err = ngx_thread_key_create(&ngx_core_tls_key); 28 if (err != 0) { 29 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, err, 30 ngx_thread_key_create_n " failed"); 31 /* fatal */ 32 exit(2); 33 } 34 35 for (n = 0; n < ngx_threads_n; n++) { 36 ngx_threads[n].cv = ngx_cond_init(cycle->log); 37 if (ngx_threads[n].cv == NULL) { 38 /* fatal */ 39 exit(2); 40 } 41 if (ngx_create_thread((ngx_tid_t *) &ngx_threads[n].tid, 42 ngx_worker_thread_cycle, 43 (void *) &ngx_threads[n], cycle->log) 44 != 0) 45 { 46 /* fatal */ 47 exit(2); 48 } 49 } 50 } 51 } 52 #endif 53 54 //worker进程工作的主循环 55 for ( ;; ) { 56 // 如果退出状态已设置，关闭所有连接 57 if (ngx_exiting) { 58 c = cycle->connections; 59 for (i = 0; i < cycle->connection_n; i++) { 60 /* THREAD: lock */ 61 //链接存在，而且连接是空闲的，就将它关闭 62 if (c[i].fd != -1 && c[i].idle) { 63 c[i].close = 1; 64 c[i].read->handler(c[i].read); 65 } 66 } 67 68 if (ngx_event_timer_rbtree.root == ngx_event_timer_rbtree.sentinel) 69 { 70 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "exiting"); 71 ngx_worker_process_exit(cycle); 72 } 73 } 74 75 ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "worker cycle"); 76 77 // 处理事件和计时 78 ngx_process_events_and_timers(cycle); 79 80 // 收到NGX_CMD_TERMINATE命令 81 if (ngx_terminate) { 82 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "exiting"); 83 // 清理后进程退出，会调用所有模块的钩子exit_process 84 ngx_worker_process_exit(cycle); 85 } 86 87 // 收到NGX_CMD_QUIT命令 88 if (ngx_quit) { 89 ngx_quit = 0; 90 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, 91 "gracefully shutting down"); 92 ngx_setproctitle("worker process is shutting down"); 93 if (!ngx_exiting) { 94 // 关闭监听socket，设置退出状态 95 ngx_close_listening_sockets(cycle); 96 ngx_exiting = 1; 97 } 98 } 99 100 // 收到NGX_CMD_REOPEN命令，重新打开log 101 if (ngx_reopen) { 102 ngx_reopen = 0; 103 ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reopening logs"); 104 ngx_reopen_files(cycle, -1); 105 } 106 } 107 }
6).接下来分析static void ngx_worker_process_init(ngx_cycle_t *cycle, ngx_uint_t priority)，主要做的是work进程创建之前的初始化操作。
1 static void ngx_worker_process_init(ngx_cycle_t *cycle, ngx_uint_t priority) 2 { 3 1、设置ngx_process = NGX_PROCESS_WORKER,在master进程中这个变量被设置为NGX_PROCESS_MASTER； 4 5 2、全局性的设置，根据全局的配置信息设置执行环境、优先级、限制、setgid、setuid、信号初始化等； 6 7 3、调用所有模块的钩子init_process； 8 9 4、关闭不使用的socket，关闭当前worker的channel[0]句柄和其他worker的channel[1]句柄，当前worker会使用其他worker的channel[0]句柄发送消息，使用当前worker的channel[1]句柄监听可读事件： 10 11 for (n = 0; n < ngx_last_process; n++) { 12 //跳过无效进程 13 if (ngx_processes[n].pid == -1) { 14 continue; 15 } 16 //跳过自己 17 if (n == ngx_process_slot) { 18 continue; 19 } 20 //跳过独立的进程，因为独立的进程的channel句柄别设置为-1， 21 //或者是关闭channel的进程 22 23 if (ngx_processes[n].channel[1] == -1) { 24 continue; 25 } 26 //关闭其他进程的channel[1]句柄 27 if (close(ngx_processes[n].channel[1]) == -1) { 28 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 29 "close() channel failed"); 30 } 31 } 32 //关闭自己进程的channel[0]句柄 33 if (close(ngx_processes[ngx_process_slot].channel[0]) == -1) { 34 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, 35 "close() channel failed"); 36 } 37 38 5、在当前worker的channel[1]句柄监听可读事件： 39 if (ngx_add_channel_event(cycle, ngx_channel, NGX_READ_EVENT, 40 ngx_channel_handler) 41 == NGX_ERROR) 42 { 43 exit(2); 44 } 45 }
可以看出，通过第4步的操作，worker进程就可以再channel[1]上监听事件了，而master进程正好是将命令发往worker进程对应的channel[0]上，因此便实现了socketpair通信。当前worker还可以使用其他进程的channel[0]句柄发送消息，使用很少，但主要是监听channel[1]句柄上的事件消息。
7) ngx_add_channel_event()把句柄ngx_channel(当前worker的channel[1])上建立的连接的可读事件加入事件监控队列，事件处理函数为ngx_channel_hanlder(ngx_event_t *ev)。当有可读事件的时候，ngx_channel_handler负责处理消息，下面分析其实现：
1 static voidngx_channel_handler(ngx_event_t *ev) 2 { 3 ngx_int_t n; 4 ngx_channel_t ch; 5 ngx_connection_t *c; 6 7 if (ev->timedout) { 8 ev->timedout = 0; 9 return; 10 } 11 12 c = ev->data; 13 14 ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, "channel handler"); 15 16 for ( ;; ) { 17 //从channel[1]中读取消息 18 n = ngx_read_channel(c->fd, &ch, sizeof(ngx_channel_t), ev->log); 19 ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, "channel: %i", n); 20 21 if (n == NGX_ERROR) { 22 if (ngx_event_flags & NGX_USE_EPOLL_EVENT) { 23 ngx_del_conn(c, 0); 24 } 25 ngx_close_connection(c); 26 return; 27 } 28 29 if (ngx_event_flags & NGX_USE_EVENTPORT_EVENT) { 30 if (ngx_add_event(ev, NGX_READ_EVENT, 0) == NGX_ERROR) { 31 return; 32 } 33 } 34 35 if (n == NGX_AGAIN) { 36 return; 37 } 38 39 ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, 40 "channel command: %d", ch.command); 41 //处理消息命令 42 switch (ch.command) { 43 case NGX_CMD_QUIT: 44 ngx_quit = 1; 45 break; 46 47 case NGX_CMD_TERMINATE: 48 ngx_terminate = 1; 49 break; 50 51 case NGX_CMD_REOPEN: 52 ngx_reopen = 1; 53 break; 54 55 case NGX_CMD_OPEN_CHANNEL: 56 57 ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, 58 "get channel s:%i pid:%P fd:%d", 59 ch.slot, ch.pid, ch.fd); 60 61 ngx_processes[ch.slot].pid = ch.pid; 62 ngx_processes[ch.slot].channel[0] = ch.fd; 63 break; 64 65 case NGX_CMD_CLOSE_CHANNEL: 66 67 ngx_log_debug4(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, 68 "close channel s:%i pid:%P our:%P fd:%d", 69 ch.slot, ch.pid, ngx_processes[ch.slot].pid, 70 ngx_processes[ch.slot].channel[0]); 71 72 if (close(ngx_processes[ch.slot].channel[0]) == -1) { 73 ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ev->log, ngx_errno, 74 "close() channel failed"); 75 } 76 ngx_processes[ch.slot].channel[0] = -1; 77 break; 78 } 79 } 80 }
以上分析了nginx进程的通信机制以及工作逻辑模型，下面以图表的形式做个总结：
本文档也是以前研究分析的，难免会有不准确之处，希望大家一起研究探讨。
