Nginx的工作原理

  • Nginx的工作原理
  • Nginx中的模块
  • 工作方式
  • master进程：
  • worker进程：


Nginx的工作原理

Nginx以高性能的负载均衡器，缓存，和web服务器闻名。
Nginx由内核和模块组成。
内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，当它接到一个HTTP请求时，仅仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个location block（location是Nginx配置中的一个指令，用于URL匹配），而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同的模块去完成相应的工作。
因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个location中的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块（当然，多个location可以复用同一个模块）。handler模块负责处理请求，完成响应内容的生成，而filter模块对响应内容进行处理。
Nginx的模块直接被编译进Nginx，因此属于静态编译方式。启动Nginx后，Nginx的模块被自动加载，在解析配置文件时，Nginx的每个模块都有可能去处理某个请求，但是同一个处理请求只能由一个模块来完成。

Nginx中的模块

Nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块：

  1. 核心模块：HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块
  2. 基础模块：HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块
  3. 第三方模块：HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块。用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。

Nginx的模块从功能上分为如下三类：

  1. Handlers（处理器模块）。此类模块直接处理请求，并进行输出内容和修改headers信息等操作。Handlers处理器模块一般只能有一个。
  2. Filters （过滤器模块）。此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作，最后由Nginx输出。
  3. Proxies （代理类模块）。此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块，这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。

nginx 后台运行 nginx运行原理_多进程

工作方式

在工作方式上，Nginx分为单工作进程和多工作进程两种模式。在单工作进程模式下，除主进程外，还有一个工作进程，工作进程是单线程的；在多工作进程模式下，每个工作进程包含多个线程。

Nginx启动后，在unix系统中会以daemon的方式在后台运行，后台进程包含一个master进程和多个worker进程。master进程主要用来管理worker进程。

nginx 后台运行 nginx运行原理_nginx 后台运行_02

master进程：

master进程主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。
master进程充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护。它不需要处理网络事件，不负责业务的执行，只会通过管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。
nginx在0.8版本之后，引入了一系列命令行参数，来方便我们管理。比如，./nginx -s reload，就是来重启nginx，./nginx -s stop，就是来停止nginx的运行。以reload为例，执行命令时是启动一个新的nginx进程，而新的nginx进程在解析到reload参数后，就知道我们的目的是控制nginx来重新加载配置文件了，它会向master进程发送信号，master进程在接到信号后，会先重新加载配置文件，然后再启动新的worker进程，并向所有老的worker进程发送信号，告诉他们可以光荣退休了。新的worker在启动后，就开始接收新的请求，而老的worker在收到来自master的信号后，就不再接收新的请求，并且在当前进程中的所有未处理完的请求处理完成后，再退出。

worker进程：

多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致。
首先，master进程一开始就会根据我们的配置，来建立需要listen的网络socket fd，然后fork出多个worker进程。
其次，根据进程的特性，新建立的worker进程，也会和master进程一样，具有相同的设置。因此，其也会去监听相同ip端口的套接字socket fd。
然后，这个时候有多个worker进程都在监听同样设置的socket fd，意味着当有一个请求进来的时候，所有的worker都会感知到。这样就会产生所谓的“惊群现象”。为了保证只会有一个进程成功注册到listenfd的读事件，nginx中实现了一个“accept_mutex”类似互斥锁，只有获取到这个锁的进程，才可以去注册读事件。其他进程全部accept 失败。
最后，监听成功的worker进程，读取请求，解析处理，响应数据返回给客户端，断开连接，结束。因此，一个request请求，只需要worker进程就可以完成。