简述

Nginx是一个无阻赛，事件驱动的单线程多进程的结构，其内部高度模块化，整体性能表现优异，资源利用率高。

The NGINX (/image/nginx-proc-manage/infographic-Inside-NGINX_process-model.png) master process spawns three types of child process: worker, cache manage, and cache loader. They used shared memory for caching, session persistence, rate limits, and logging.

跟进程管理相关，有如下4个全局对象：

ngx_int_t ngx_process_slot ：ngx_processes数组的下标。
ngx_socket_t ngx_channel：worker监听的socket，这里叫channel。
ngx_int_t ngx_last_process：ngx_processes的最后一个元素。
ngx_process_t ngx_processes[NGX_MAX_PROCESSES]：全局process数组。

每个Nginx进程用如下结构来表示：

typedef struct {
    ngx_pid_t           pid;
    int                 status;
    ngx_socket_t        channel[2];

    ngx_spawn_proc_pt   proc;
    void               *data;
    char               *name;

    unsigned            respawn:1;
    unsigned            just_spawn:1;
    unsigned            detached:1;
    unsigned            exiting:1;
    unsigned            exited:1;
} ngx_process_t;

主进程初识化每个worker的时候，都会基于socketpair创建一对连接的socket，用作主从通信的channel。

typedef struct {
     ngx_uint_t  command;
     ngx_pid_t   pid;
     ngx_int_t   slot;
     ngx_fd_t    fd;
} ngx_channel_t;

worker通过监听channel上的command，来控制Nginx Process；

启动过程

注册信号

ngx_init_signals

利用系统调用sigaction，将全局信号对象ngx_signal_t signals注册到系统中，其中定义了各个信号的处理函数。

sigaction信号注册例子：https://github.com/layamon/multi-processes-demo/blob/master/sighandler.c
先构造一个sigaction数据结构，然后当参数传进去。

ngx_signal_t  signals[] = {
    { ngx_signal_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL),
      "SIG" ngx_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL),
      "reload",
      ngx_signal_handler },

    { ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL),
      "SIG" ngx_value(NGX_REOPEN_SIGNAL),
      "reopen",
      ngx_signal_handler },

ngx_signal_handler中按照ngx_process分别处理各种不同进程中的信号，该变量有如下取值：

#define NGX_PROCESS_SINGLE     0
#define NGX_PROCESS_MASTER     1
#define NGX_PROCESS_SIGNALLER  2
#define NGX_PROCESS_WORKER     3
#define NGX_PROCESS_HELPER     4

初始化并启动worker

ngx_start_worker_processes按照配置的进程数，挨个启动worker，进程的不同阶段，更新相应的进程状态。

// 就是这里：
    unsigned            respawn:1;
    unsigned            just_spawn:1;
    unsigned            detached:1;
    unsigned            exiting:1;
    unsigned            exited:1;
} ngx_process_t;
#define NGX_PROCESS_NORESPAWN     -1
#define NGX_PROCESS_JUST_SPAWN    -2
#define NGX_PROCESS_RESPAWN       -3
#define NGX_PROCESS_JUST_RESPAWN  -4
#define NGX_PROCESS_DETACHED      -5

ngx_spawn_process执行每个worker初识化并启动的操作：

首先，在全局数组ngx_processes中，创建一个槽，设置其中连接的channel[2]；然后，fork子进程。

Master与Worker之间的通信

在ngx_master_process_cycle中，通过Main中注册的信号监听回调，当收到某些信号时，将设置如下全局状态对象。

sig_atomic_t  ngx_reap;
sig_atomic_t  ngx_sigio;
sig_atomic_t  ngx_sigalrm;
sig_atomic_t  ngx_terminate;
sig_atomic_t  ngx_quit;
sig_atomic_t  ngx_debug_quit;
ngx_uint_t    ngx_exiting;
sig_atomic_t  ngx_reconfigure;
sig_atomic_t  ngx_reopen;

Master控制Worker

在MasterLoop中，不断检查这些标志位，然后进行相应的操作，不同的操作会通过ngx_signal_worker_processes给worker发送不同的指令（ngx_write_channel(ngx_processes[n].channel[0],前文知道，启动新worker的时候，相应的ngx_process有自己的channel，并且是通过socketpair创建的一个连接对）。

Worker的惊群问题

Nginx Master先创建的ListenSocket，然后fork的子进程。如果子进程都阻塞在accept上，那么当有连接到来时，所有子进程都会被唤醒去accept该连接。其实在Linux的某个内核版本后，将这个当做问题修复了，即，多个进程accept同一个fd，那么只会唤醒一个，其他的进程的accept返回EAGAIN。

而在Nginx中，我们是基于epoll_wait进行监听处理，尽管没有了accept的问题，但是在epoll这一层还是存在惊群问题。一般的解决方式，在这里加一个互斥锁accept_mutex，该锁的实现机制就是一个compare&swap的原子操作AO_compare_and_swap。

Yangming's Blog

Nginx源码——进程管理

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