nginx热升级流程和原理

Posted 2021-06-12 BLotus

使用nginx时，经常遇到添加新模块或升级Nginx版本。

如何做到不停机升级部署？

一、升级操作过程

1. 下载需要升级的nignx源码包

   nginx: download
   

2. 查看原先编译的参数。-V可以查看编译时的参数。（-v时查看版本）

   在新编译时，要将原有的模块参数也加上，否则原有的模块不会编译进去。

   ./niginx -V

   

3. 开始编译，编译过程

   ./configure ./configure --prefix=/usr/local/nginx-1.18.0/ --conf-path=/usr/local/nginx-1.18.0/conf/nginx.conf --lock-path=/usr/local/nginx-1.18.0/lock/nginx.lock --pid-path=/usr/local/nginx-1.18.0/nginx.pid --sbin-path=/usr/local/nginx-1.18.0/sbin/nginx --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-pcre --add-module=/usr/local/nchan-1.2.6/

   
   

   make

   
   

4. 替换和备份nignx二进制文件

   #先备份二进制执行文件
   

   cp /usr/local/nginx-1.18.0/sbin/nginx{,-bak}

   #将新编译的二进制nginx文件考到现在的目录并覆盖原先的nginx
   

   cp -rf /tmp/nginx-1.20.1/objs/nginx /usr/local/nginx-1.18.0/sbin/

5. 热升级。至此我们只是替换了二进制文件，但是现在服务中的Nginx进程还是由原来的nginx二进制文件启动的，所以请求还是走原有的逻辑。

   #先通过ps -ef查看Nginx master进程id

   ps -ef|grep nginx

   #给nginx的master进程发送一个信号：USR2

   kill -USR2 104346

   #向老nginx进程发送一个信号：WINCH 让其优雅关闭所有的worker进程

   kill -WINCH 104346

   此时所有的请求都会平滑过渡到新的worker进程。但是旧的master进程104346还在

   

   只是没有worker进程，如果要回退，只需要拉回旧的nginx拉回worker进程。如果运行一段时间没有问题，可以通过kill -QUIT 104346彻底关闭老进程

   
   

   回滚：

   kill -HUP 1404346

   #拉回原来的nginx进程 （kill -HUP 和 -SIGHUP 作用是一样的）

   kill -QUIT 104557

   #关闭新起的master进程，该master进程会通知它下面的worker进程关闭

   
   

至此热升级完毕，其中最关键的是Nginx通过信号来协调新老进程的过渡。那么上边个指令生效的详细过程是怎样？这就是下面要讨论的。

二、热升级流程：

1.将旧Nginx文件换成新的Nginx文件（注意备份）

2.像master进程发送USER2信号会执行下面的动作：

master进程修改/logs/nginx.pid文件名（该文件是用来记录启动Nginx后的master进程号），给其加后缀.obin。因为新起的进程会生成一个nginx.pid文件，所以会修改原有文件的名称。这样做可以在回滚时找到对应的进程号。

master进程用新Nginx文件启动新的master进程

3.发送WINCH信号，关闭原有旧worker进程

4.向老进程发送QUIT信号，关闭老master（3,4步也可以合成4一步，这样在关闭老master进程时，老master进程会通知自己的worker进程关闭）

5.如果需要回滚：向老master发送HUP，向新master发送QUIT

三、Nginx中的信号管理

Nginx是一个多进程应用，一般多进程通信可以采用共享内存、信号等通信方式。nginx的主进程和worker进程之间使用信号通信。开发者也会通过主动发送信号，控制nginx的行为，比如上面的热部署。

能够发送和处理信号的有Master进程、worker进程以及nginx命令行。通常我们不直接给worker进程发送信号，而是给master进程发送信号，希望通过master进程管理worker进程（master进程和worker进程之间也会互发信号进行通信）。

在信号名前加SIG也可以。比如 kill -HUP 和kill -SIGHUP一样。

其中发送信号的方式有两种

1.通过 kill -HUP 12392这种方式直接向进程发送信号。

2.通过nginx命令行方式：nginx -s reload

第二种实际上就是利用logs目录下的nginx.pid读取进程id然后发送对于的信号，本质一样。

上面红色标识的信号只能通过kill -命令直接发送给对应进程。而没有对应的nginx命令。

信号作用介绍

CHLD：当worker进程出现异常关闭时，会给master进程发送该信号，master进程收到信号会重启worker进程

TERM, INT: 这两个信号都是立即停止服务，而不会等待已连接的tcp处理完请求

QUIT: 优雅的停止服务，不会立刻断开用户的tcp连接

HUP: 重载配置文件

USR1: 重新打开日志文件，可以做日志文件的切割

USR2: 启动新的master主进程

WINCH: 让master进程优雅的关闭所有的worker进程。

发和收不是完全对等，有些信号，nginx只能处理，不能发送，有些则既可以发送也可以处理。

四、reload流程（热重启）

子进程可以共享使用父进程已经打开的端口。

reload流程：

1.向master进程发送HUP信号（等同reload命令）

2.master进程校验配置语法是否正确

3.master进程打开新的监听端口，

4.master进程用新配置启动新的worker子进程

5.master进程向老worker子进程发送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

说明：

在新的配置文件里，如果我们监听了新的端口，master会打开这个监听端口，以便新起的worker进程进行监听和任务处理

老worker进程正常情况下，在处理已连接的请求后，会优雅退出，有时会出现老worker进程长时间存在，但是也只是影响已经建立的连接。

监听句柄的理解：

即调用过listen的socket。另外：子进程会自动共享父进程被listen的socket。句柄可以理解就是 socket,或者叫fd文件句柄。

集群问题：

如果是频繁修改upstream集群信息，那么不建议使用reload方式，你的修改目标非常简单明确，而reload是重新对所有配置生效，建议使用openresty实现API服务，由API来直接修改upstream信息。

端口问题：

新配置中关闭的端口，reload之后也不会关闭，因为master进程不会关闭端口。

五、Nginx的模块是什么？

 热部署我们新增部分模块，那模块在nginx中是什么概念？

我们可以通过./configure --with --without --add-module= 等命令将官方模块或者第三方模块编译进Nginx，可以在编译后的objs目录中的ngx_modules.c文件中查看，在ngx_modules数组中列出了哪些模块编译进了Nginx模块。

在objs/src/下会有该模块的c源文件，其中的ngx_command_t中会定义相关的指令，所以即使文档中没有说明，这里也可以查到。

通过./nginx -V 可以查看编译时的配置参数 -v可以查看版本。

模块分类：

Nginx模块总体分为核心模块和子模块。核心模块中都是某种类别的核心模块，比如http, mail,stream等核心模块，而每一类核心模块下面又有很多子模块，其中xx_core模块是该类别的核心模块，定义了该类模块的通用功能。所以Nginx非常灵活，扩展性非常好。

每种类别的模块中的子模块有一定的顺序，比如core模块是第一位，因为定义了通用的行为属性等。

Http模块：

http是最复杂的一类模块，其子模块分为了三类，请求处理模块，响应过滤模块（带filter关键字），upstream相关模块（和上游服务器交互，带upstream）。