nginx工作原理详解

青旅半醒 2022-12-14 12:18 151阅读 0赞

# 一、Nginx请求处理流程 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NhcGVqYXNtaW5lWQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
图解：  
进入nginx的大致三种流量：WEB、EMAIL及TCP  
Nginx中三个状态机：

*  传输层状态机：处理TCP/UDP四层传输层
 *  HTTP状态机：处理应用层
 *  MAIL状态机：处理邮件

状态机作用：Nginx采用epoll异步非阻塞事件驱动处理引擎，需要状态机识别和处理请求，将解析出来的请求引导到静态资源或磁盘缓存（做反向代理时）。  
当静态资源太多，内存不足以缓存时，磁盘调用会退化成阻塞调用，所以我们使用线程池来处理。  
[线程池详解][Link 1]  
总的来说：线程池就是一个单独的处理机制，所有的worker进程处理起来耗时的任务都会交给他，他处理完之后返回结果。worker进程不需要等待，客户端等待就行。  
对每一个处理完成的请求会记录Access访问日志和Error错误日志（记录到磁盘中的）。  
nginx作反向代理时可以使用应用层协议HTTP、FastCGI等将请求代理到其他服务器。

# 二、nginx的进程结构 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NhcGVqYXNtaW5lWQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]nginx中有Master进程和child进程。child进程分为两类：worker进程和cache进程。

**为什么nginx采用多进程结构而不是多线程结构？**  
nginx目的：保持高可用性和高可靠性。  
如果采用多线程模型，线程之间共享地址空间，如果某个第三方模块引发地址空间导致的段错误时，在地址越界出现时，会导致整个nginx全部挂掉。而多进程就不会出现这种问题。

**进程作用**  
master进程：负责监控每个worker进程工作状态。  
worker进程：处理请求。缓存需要在多个worker之间进行共享。  
Cache manager：做反向代理时为后端发来的动态请求做缓存使用的。做缓存管理。  
Cache loader：做反向代理时为后端发来的动态请求做缓存使用的。做缓存载入。  
进程间的通信方式：共享内存。

**为什么有多个worker进程？**  
nginx采用事件驱动模型，希望每个worker进程从头到尾占有一个cpu。我们需要将worker进程数配置成与cpu核数相同的同时将每一个worker和一个cpu绑定在一起。这样可以更好的使用每一个cpu核上的cpu缓存来减少缓存失效的命中率。

nginx -s reload
    kill -SIGHUP 父进程id

会将老的子进程（worker和cache进程）优雅的退出，加载配置文件，启动新的子进程。

kill -SIGTERM  子进程id

子进程退出告知父进程，父进程会重新起一个子进程，维持原有worker数量。

# 三、Nginx进程管理：信号 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NhcGVqYXNtaW5lWQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
解析：  
子进程终止时会给父进程发送CHLD信号，如果worker进程由于某些bug意外终止，master进程会立马发现并拉起worker进程。

**通过nginx命令行方式发送信号：**  
TERM,INT：立刻停止nginx进程  
QUIT：优雅停止nginx  
HUP：重载配置文件  
USR1：重新打开日志文件，做日志文件切割

**专门针对做热部署时使用，只能通过kill（linux命令行）发送信号：**  
USR2  
WINCH

# 四、reload重载配置文件的真相 #

reload流程：  
1、向master进程发送HUP信号（reload命令）  
2、master进程校验配置语法是否正确（nginx -t）  
3、master进程打开新的监听端口（子进程会继承所以master打开的端口，我们可能引入了新的监听端口）  
4、master进程用新配置启动新的worker子进程  
5、master进程向老worker子进程发生QUIT信号  
6、老worker进程关闭监听句柄，处理完当前连接后结束进程

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NhcGVqYXNtaW5lWQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
Master进程启动新的子进程时会加一个定时器worker\_shutdown\_timeout，定时器到时后会立刻强制退出还未退出的老worker进程。

# 六、热升级流程 #

1、将旧nginx文件替换成新nginx文件  
2、向老master进程发送USR2信号  
3、master进程修改pid文件名，加后缀.oldbin（保存老pid文件）  
4、master进程用新nginx文件启动新master进程。（目前为止有两个master进程）  
5、向老master进程发送WINCH信号，关闭老worker  
6、回滚：向老master发送HUP，向新master发送QUIT。

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[Link 1]: http://rangechow.com/2015/06/22/%E8%AF%91%E6%96%87-Nginx%E5%8A%A0%E5%85%A5%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E6%B1%A0%E7%89%B9%E6%80%A7-%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%8F%AF%E6%8F%90%E5%8D%879%E5%80%8D.html
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