進(jìn)程結(jié)構(gòu)圖

Nginx 是多進(jìn)程結(jié)構(gòu)，多進(jìn)程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了保證 Nginx 的高可用高可靠，包含：

master 進(jìn)程：父進(jìn)程，負(fù)責(zé) worker 進(jìn)程的管理

worker 進(jìn)程：子進(jìn)程，worker 進(jìn)程一般配置與服務(wù)器 CPU 核數(shù)相同，worker 進(jìn)程用來(lái)處理具體請(qǐng)求。

cache 進(jìn)程：也是子進(jìn)程，包括 cache manager 和 cache loader 進(jìn)程，主要是反向代理做緩存使用。

注：多進(jìn)程相對(duì)于多線程之所以能夠保證高可用與高可靠是因?yàn)檫M(jìn)程間地址空間是獨(dú)立的，進(jìn)程間的任務(wù)不會(huì)相互影響，相對(duì)多線程更加耗費(fèi) CPU 資源。而多線程共享一個(gè)進(jìn)程的地址空間，其中一個(gè)線程任務(wù)失敗會(huì)影響到其它線程任務(wù)。

假設(shè)我們的 Nginx 服務(wù)的用戶是 nginx，我們可以使用如下命令查看當(dāng)前運(yùn)行的 Nginx 服務(wù)的 master 進(jìn)程和 worker 進(jìn)程，而且可以看到 4 個(gè) worker 進(jìn)程的父進(jìn)程 ID 都是 master 的進(jìn)程 ID(1325)。

[root@master ~]# ps -ef | grep nginx | grep -v grep | grep -v php-fpm
root       1325      1  0 11:28 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx
nginx      1332   1325  0 11:28 ?        00:00:00 nginx: worker process
nginx      1334   1325  0 11:28 ?        00:00:00 nginx: worker process
nginx      1335   1325  0 11:28 ?        00:00:00 nginx: worker process
nginx      1336   1325  0 11:28 ?        00:00:00 nginx: worker process

我們可以通過 lsof -i:nginx 端口號(hào) 來(lái)查看我們的 master 和 worker 進(jìn)程。

[root@master ~]# lsof -i:80
COMMAND  PID  USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
nginx   1325  root    6u  IPv4  22282      0t0  TCP *:http (LISTEN)
nginx   1332 nginx    6u  IPv4  22282      0t0  TCP *:http (LISTEN)
nginx   1334 nginx    6u  IPv4  22282      0t0  TCP *:http (LISTEN)
nginx   1335 nginx    6u  IPv4  22282      0t0  TCP *:http (LISTEN)
nginx   1336 nginx    6u  IPv4  22282      0t0  TCP *:http (LISTEN)

利用信號(hào)量管理 Nginx 進(jìn)程

管理 Nginx 進(jìn)程可以這些方式：master 進(jìn)程、worker 進(jìn)程、命令行

使用信號(hào)量管理 master 和 worker(不推薦使用發(fā)送信號(hào)量的方式來(lái)管理 worker 進(jìn)程，worker 進(jìn)程應(yīng)該交給 master 進(jìn)程來(lái)管理和維護(hù))。

Master 進(jìn)程

監(jiān)控 worker 進(jìn)程 CHLD

管理 worker 進(jìn)程

接收信號(hào) TERM、INTQUITHUPUSR1USR2WINCH

示例：

通過 kill 命令殺死 master 進(jìn)程

kill -s SIGTERM 1325

通過 kill 命令讓 Nginx 重新讀取文件，這樣會(huì)關(guān)閉就得 worker 進(jìn)程，生成新的 worker 進(jìn)程，master 進(jìn)程(ID)依舊保持不變

kill -s SIGHUP 1325

Worker 進(jìn)程

接收信號(hào) TERM、INTQUITUSR1WINCH

雖然可以，但是不推薦使用信號(hào)量方式直接管理 worker 進(jìn)程，worker 進(jìn)程應(yīng)該交給 master 進(jìn)程來(lái)管理和維護(hù)

示例：

使用 kill 命令殺死一個(gè) worker 進(jìn)程，這樣會(huì)殺死一個(gè) worker 進(jìn)程，linux 會(huì)殺掉的 worker 進(jìn)程的父進(jìn)程(master 進(jìn)程)發(fā)送 SIGCHLD 信號(hào)量，所以 master 進(jìn)程監(jiān)測(cè)到我們某一個(gè)子進(jìn)程可能出了問題，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的 worker 進(jìn)程，維護(hù) worker 進(jìn)程的數(shù)量。

kill -s SIGTERM 1332

命令行

reload：HUP

reopen：USR2

stop：TERM

quit：QUIT

可以使用 nginx -h 查看幫助命令

[itbsl@master ~]$ nginx -h
nginx version: nginx/1.18.0
Usage: nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]
Options:
  -?,-h         : this help
  -v            : show version and exit
  -V            : show version and configure options then exit
  -t            : test configuration and exit
  -T            : test configuration, dump it and exit
  -q            : suppress non-error messages during configuration testing
  -s signal     : send signal to a master process: stop, quit, reopen, reload
  -p prefix     : set prefix path (default: /usr/local/nginx-1.18.0/)
  -c filename   : set configuration file (default: conf/nginx.conf)
  -g directives : set global directives out of configuration file

參數(shù)說(shuō)明：

-?,-h：查看幫助

-v：查看 Nginx 版本

-V：查看 Nginx 版本和編譯選項(xiàng)

-t：檢查配置文件語(yǔ)法是否正確

-T：檢查配置文件語(yǔ)法是否正確，并打印

-q：在檢查配置文件時(shí)不顯示非錯(cuò)誤消息

-s：給 master 進(jìn)程發(fā)送信號(hào)，可以發(fā)送:stop、quit、reopen、reload

-c：指定配置文件

-g：設(shè)置配置文件之外的全局指令

配置文件重載原理

我們知道了可以通過給 nginx 的 master 進(jìn)程發(fā)送 SIGHUP 信號(hào)，或者使用 nginx -s reload 命令來(lái)達(dá)到重新載入配置文件，從而使 nginx 平滑升級(jí)。那我們執(zhí)行這樣一個(gè)命令之后，對(duì) nginx 本身來(lái)說(shuō)背后發(fā)生了什么事情呢，它是如何保證新老請(qǐng)求如何平滑過渡的?

reload 重載配置文件的流程

向 master 進(jìn)程發(fā)送 HUP 信號(hào)(reload 命令)

master 進(jìn)程檢查配置語(yǔ)法是否正確

master 進(jìn)程打開監(jiān)聽端口(在修改配置文件的端口情況下，可能)

master 進(jìn)程使用新的配置文件啟動(dòng)新的 worker 子進(jìn)程

master 進(jìn)程向老的 worker 子進(jìn)程發(fā)送 QUIT 信號(hào)

舊的 worker 進(jìn)程關(guān)閉監(jiān)聽句柄，處理完當(dāng)前連接后關(guān)閉進(jìn)程

如果用圖示來(lái)描述的話大概如下圖所示

圖示解析：

1.左邊綠色的狀態(tài)是執(zhí)行 nginx -s reload 命令之前的狀態(tài)，按照我個(gè)人主機(jī)的配置時(shí)一個(gè) master 進(jìn)程和 4 個(gè) worker 子進(jìn)程。

2.為了模擬執(zhí)行 nginx -s reload 命令后原來(lái)的 worker 進(jìn)程會(huì)處理完請(qǐng)求后再被殺掉，我模擬一個(gè)需要很久才能處理完任務(wù)并響應(yīng)的接口，是的，我在代碼里 sleep 15 秒，也就是說(shuō)這個(gè)接口響應(yīng)需要 15 秒，時(shí)間弄長(zhǎng)點(diǎn)方便我們來(lái)觀察中間態(tài)，注意，在執(zhí)行 reload 命令前請(qǐng)求該接口

<?php
    sleep(15);
    echo json_encode(['msg' => 'hello world']);die();

3.我們已經(jīng)知道了 master 進(jìn)程會(huì)把任務(wù)交給 worker 子進(jìn)程處理，目前只有一個(gè)任務(wù)，所以當(dāng)前只需要一個(gè) worker 進(jìn)程需要處理任務(wù)。

4.執(zhí)行 reload 命令，master 進(jìn)程會(huì)創(chuàng)建 4 個(gè)(與你配置有關(guān))新的 worker 進(jìn)程(上圖中的黃色 worker 進(jìn)程)，關(guān)閉掉舊的空閑 worker 進(jìn)程(綠色 worker 進(jìn)程)，而正在處理請(qǐng)求的舊 worker 進(jìn)程不會(huì)立即關(guān)閉，而是會(huì)等請(qǐng)求處理完畢就關(guān)閉。

5.剩下的最后一個(gè)舊 worker 進(jìn)程任務(wù)處理完畢也被關(guān)掉，最后剩下的都是使用新 nginx.conf 配置產(chǎn)生的新 worker 進(jìn)程，可以看下面的這張圖，那個(gè)處于 is shutting down 的舊 worker 進(jìn)程就是因?yàn)樘幚砩厦?sleep 15 秒的任務(wù)接口還沒處理完畢，所以依然能夠被看到。

通過上述相信大家對(duì)Nginx進(jìn)程管理與重載原理已經(jīng)有所了解，如果您想了解更多相關(guān)知識(shí)，不妨來(lái)關(guān)注一下動(dòng)力節(jié)點(diǎn)的Java在線學(xué)習(xí)，里面的課程內(nèi)容全面，從入門到精通，適合沒有基礎(chǔ)的小白學(xué)習(xí)，希望對(duì)大家能夠有所幫助。