Nginx 架构到底有多牛

Posted 2021-10-16 源码搬运工

本文章转自：乐字节

文章主要讲解：nginx 架构浅析

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1.Nginx 基础架构

nginx 启动后以 daemon 形式在后台运行，后台进程包含一个 master 进程和多个 worker 进程。如下图所示：

nginx 是由一个 master 管理进程，多个 worker 进程处理工作的多进程模型。基础架构设计，如下图所示：

master 负责管理 worker 进程，worker 进程负责处理网络事件。整个框架被设计为一种依赖事件驱动、异步、非阻塞的模式。

如此设计的优点：

2.Master 进程

2.1 核心逻辑

master 进程的主逻辑在ngx_master_process_cycle，核心关注源码：

由上述代码，可以理解，master 进程主要用来管理 worker 进程，具体包括如下 4 个主要功能：

2.2 热更

2.2.1 热重载-配置热更

nginx 热更配置时，可以保持运行中平滑更新配置，具体流程如下：

2.2.2 热升级-程序热更

3.Worker 进程

3.1 核心逻辑

worker 进程的主逻辑在ngx_worker_process_cycle，核心关注源码：

由上述代码，可以理解，worker 进程主要在处理网络事件，通过ngx_process_events_and_timers方法实现，其中事件主要包括：网络事件、定时器事件。

3.2 事件驱动-epoll

worker 进程在处理网络事件时，依靠 epoll 模型，来管理并发连接，实现了事件驱动、异步、非阻塞等特性。如下图所示：

通常海量并发连接过程中，每一时刻（相对较短的一段时间），往往只需要处理一小部分有事件的连接即活跃连接。基于以上现象，epoll 通过将连接管理与活跃连接管理进行分离，实现了高效、稳定的网络 IO 处理能力。

其中，epoll 利用红黑树高效的增删查效率来管理连接，利用一个双向链表来维护活跃连接。

3.3 惊群

由于 worker 都是由 master 进程 fork 产生，所以 worker 都会监听相同端口。这样多个子进程在 accept 建立连接时会发生争抢，带来著名的“惊群”问题。worker 核心处理逻辑ngx_process_events_and_timers核心代码如下：

由上述代码可知，Nginx 解决惊群的方法：

3.4 负载均衡

worker 间的负载关键在于各自接入了多少连接，其中接入连接抢锁的前置条件是ngx_accept_disabled > 0，所以ngx_accept_disabled就是负载均衡机制实现的关键阈值。

因此，在 nginx 启动时，ngx_accept_disabled的值就是一个负数，其值为连接总数的 7/8。当该进程的连接数达到总连接数的 7/8 时，该进程就不会再处理新的连接了，同时每次调用\'ngx_process_events_and_timers\'时，将ngx_accept_disabled减 1，直到其值低于阈值时，才试图重新处理新的连接。因此，nginx 各 worker 子进程间的负载均衡仅在某个 worker 进程处理的连接数达到它最大处理总数的 7/8 时才会触发，其负载均衡并不是在任意条件都满足。如下图所示：

其中\'pid\'为 1211 的进程为 master 进程，其余为 worker 进程

4.思考

4.1 为什么不采用多线程模型管理连接？

4.2 为什么不采用多线程处理逻辑业务？

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