nginx进程模型 master/worker
时间：2016-08-08 22:19:57
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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。
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