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  1. Network

Nginx

nginx 的进程模型采用 master/worker 模型。nginx启动时,主进程作为master 进程,通过配置中 worker 进程数量 N,fork 出 N 个 worker 子进程。

master 进程的作用:

  • 管理进程

  • 接收信号并转发给所有 worker 子进程。

  • 监控worker进程状态 (如 worker 崩溃后,master 会捕获到事件,启动新的 worker)。

worker 进程的作用:

  • 接收 master 进程传递信号,并响应(如配置变更后重载等)。

  • 处理网络连接,数据读写等。

  • woker 进程一般设置为跟 CPU 核心数一致。nginx 的 woker 进程在同一时间可以处理的请求数只受内存限制,可以处理多个请求。

程序启动后,主进程 (master进程) 解析配置参数,将配置中需要 listen 的 port 存储到列表中,然后遍历列表,创建 socket、bind 端口、listen socket,完成初始化。然后创建 worker 进程,worket 进程启动后会继承父进程的所有文件描述符,所以 worker 进程拥有了 master 所有 listen 状态的文件描述符列表。

worker 进程启动后,循环检查 epoll_wait 处理对应的 handle 事件。

热重启

通过 nginx -s reload 命令可以热重启 nginx 进程,其原理为:通过 master/worker 这种模型,master 可以在接收到重载命令后使用新配置新建 worker 子进程,新的连接都有新进程来处理;老 worker 处理完旧连接后关闭,就完成了热重启。

惊群

多个 worker 会将从 master 进程继承的 listen 状态的 fd 加入到 epoll 中。如果一个 fd 被同时加入到多个 worker 进程中,会出现多个 worker 被唤醒处理同一个 fd 的情况,即惊群现象(Linux 2.6版本之前),会导致不可预估的错误;同时唤醒多个 worker 处理将导致性能下降。为了防止同一个 fd 被同时加入到多个 worker 进程中,nginx 使用了互斥锁,获取到互斥锁的进程将 fd 加入到自身进程的 epoll 中。

多路复用

每进来一个请求,会有一个 worker 进程去处理。worker 向 RS 转发请求后,就把这个连接放入 epoll 红黑树中,然后处理别的连接。

等那个请求返回了,会触发回调,worker 再从就绪队列中取出那个事件返回。

为什么 Nginx 不使用多线程?

首先,作为高性能负载均衡,稳定性非常重要。由于多线程共享同一地址空间,一旦出现内存错误,所有线程都会被内核强行终止,这会降低系统的可用性;

其次,Nginx的模块化设计允许第三方代码嵌入到核心流程中执行,这虽然大大丰富了Nginx生态,却也引入了风险。

因此,Nginx宁肯选用多进程模式使用多核CPU,而只以多线程作为补充。

参考

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民工哥 - Nginx 如何实现高并发?常见的优化手段有哪些
NGINX开源社区