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1.2.工作进程服务器实际处理网络请求及响应的是工作进程(work

简介: 1.2.工作进程服务器实际处理网络请求及响应的是工作进程(worker),在类unix系统上,Nginx可以配置多个worker,而每个worker进程都可以同时处理数以千计的网络请求。

本文转载自【微信公众号:ja进阶架构师,ID:ja_jiagoushi】经微信公众号授权转载,如需转载与原文作者联系今天,再给大家讲讲Nginx的整体架构,以及进程模型。

Nginx是一个免费的,开源的,高性能的HTTP服务器和反向代理。

1.Nginx的整体架构1.1.主进程Nginx启动时,会生成两种类型的进程,一个是主进程(master),一个(windows版本的目前只有一个)或多个工作进程(worker)。

主进程并不处理网络请求,主要负责调度工作进程,也就是图示的3项:加载配置、启动工作进程、非停升级因此,Nginx启动以后,查看操作系统的进程列表,我们就能看到至少有两个Nginx进程。

1.2.工作进程服务器实际处理网络请求及响应的是工作进程(worker),在类unix系统上,Nginx可以配置多个worker,而每个worker进程都可以同时处理数以千计的网络请求。

1.3.模块化设计Nginx的worker进程,包括核心和功能性模块,核心模块负责维持一个运行循环(run-loop),执行网络请求处理的不同阶段的模块功能。

1.4.驱动模型基于异步及非阻塞的驱动模型,可以说是Nginx得以获得高并发、高性能的关键因素,同时也得益于对Linux、Solaris及类BSD等操作系统内核中通知及I/O性能增强功能的采用,如kqueue、epoll及eventports。

1.5.代理(proxy)设计代理设计,可以说是Nginx深入骨髓的设计,无论是对于HTTP,还是对于FastCGI、Memcache、Redis等的网络请求或响应,本质上都采用了代理机制。

Nginx服务器被分解为多个模块,每个模块就是一个功能模块,只负责自身的功能,模块之间严格遵循“高内聚,低耦合”的原则。

如下图所示:2.1.核心模块核心模块是Nginx服务器正常运行必不可少的模块,错误日志记录、配置文件解析、驱动机制、进程管理等核心功能。

2.3.可选HTTP模块可选HTTP模块主要用于扩展标准的HTTP功能,让Nginx能处理一些特殊的服务,比如:Flash多媒体传输、解析GeoIP请求、网络传输压缩、安全协议SSL支持等。

2.4.邮件服务模块邮件服务模块主要用于支持Nginx的邮件服务,包括对POP3协议、IMAP协议和SMTP协议的支持。

3.Nginx的请求方式处理Nginx是一个高性能的Web服务器,能够同时处理大量的并发请求。

它结合多进程机制和异步机制,异步机制使用的是异步非阻塞方式,接下来就给大家介绍一下Nginx的多线程机制和异步非阻塞机制。

3.1.多进程机制服务器每当收到一个客户端时,就有服务器主进程(master process)生成一个子进程(worker process)出来和客户端建立连接进行交互,直到连接断开,该子进程就结束了。

其次,采用独立的进程,可以让进程互相之间不会影响,如果一个进程发生异常退出时,其它进程正常工作,master进程则很快启动新的worker进程,确保服务不会中断,从而将风险降到最低。

缺点是操作系统生成一个子进程需要进行内存复制等操作,在资源和时间上会产生一定的开销。

3.2.异步非阻塞机制每个工作进程使用异步非阻塞方式,可以处理多个客户端请求。

当某个工作进程接收到客户端的请求以后,调用IO进行处理,如果不能立即得到结果,就去处理其他请求(即为非阻塞),而客户端在此期间也无需等待响应,可以去处理其他事情(即为异步)当IO返回时,就会通知此工作进程,该进程得到通知,暂时挂起当前处理的事务去响应客户端请求。

4.Nginx驱动模型在Nginx的异步非阻塞机制中,工作进程在调用IO后,就去处理其他的请求,当IO调用返回后,会通知该工作进程。

对于这样的系统调用,主要使用Nginx服务器的驱动模型来实现,如下图所示:如上图所示,Nginx的驱动模型由收集器、发送器和处理器三部分基本单元组成。

5.Nginx进程处理模型Nginx服务器使用 master/worker 多进程模式,多线程启动和执行的流程如下:主程序Masterprocess启动后,通过一个for循环来接收和处理外部信号主进程通过fork()函数产生worker子进程,每个子进程执行一个for循环来实现Nginx服务器对的接收和处理一般推荐worker进程数与CPU内核数一致,这样一来不存在大量的子进程生成和管理任务,避免了进程之间竞争CPU资源和进程切换的开销。

而且Nginx为了更好的利用多核特性,了CPU亲缘性的绑定选项,我们可以将某一个进程绑定在某一个核上,这样就不会因为进程的切换带来Cache的失效。

在master进程里面,先建立好需要listen的socket(listenfd)之后,然后再fork出多个worker进程。

所有worker进程的listenfd会在新连接到来时变得可读,为保证只有一个进程处理该连接,所有worker进程在注册listenfd读前抢占accept_mutex抢到互斥锁的那个进程注册listenfd读,在读里调用accept接受该连接。

当一个worker进程在accept这个连接之后,就开始读取请求,解析请求,处理请求,产生数据后,再返回给客户端,最后才断开连接,一个完整的请求就是这样。

如下图所示:在Nginx服务器的运行过程中,主进程和工作进程需要进程交互。

5.1.主进程与工作进程交互这条管道与普通的管道不同,它是由主进程指向工作进程的单向管道,包含主进程向工作进程发出的指令工,作进程ID等。

同时主进程与外界通过信号通信;每个子进程具备接收信号,并处理相应的的能力。

5.2.工作进程与工作进程交互这种交互和主进程-工作进程交互基本一致,但是会通过主进程间接完成,工作进程之间是相互隔离的。


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