Nginx源码分析-进程管理之master进程

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Nginx分为Single和Master两种进程模型，Single模型即为单进程方式工作，具有较差的容错能力，不适合生产之用。Master模型即为一个master进程+N个worker进程的工作方式。生产环境都是用master-worker模型来工作。本文着重分析Nginx的master进程做了哪些事情，它是如何管理好各个worker进程的。在具体分析代码之前，先附上一张master进程的全貌图：

我们知道在main函数中完成了Nginx启动初始化过程，启动初始化过程中的一个重要环节就是解析配置文件，回调各个配置指令的回调函数，因此完成了各个模块的配置及相互关联。在所有的这些重要及不重要的初始化完成后，main函数就开始为我们打开进程的“大门”——调用ngx_master_process_cycle(cycle); 接下来的文字里面，我们就重点来看看这个函数里做了一些什么事情。

 

sigemptyset(&set); sigaddset(&set, SIGCHLD); sigaddset(&set, SIGALRM); sigaddset(&set, SIGIO); sigaddset(&set, SIGINT); sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL)); sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL)); sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_NOACCEPT_SIGNAL)); sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL)); sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)); sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_CHANGEBIN_SIGNAL)); if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) == -1) { ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, "sigprocmask() failed"); }

 

迈入这扇大门之后，迎面而来的就是屏蔽一系列的信号，以防干事的时候，被打扰嘛。你懂的。

 

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ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module); ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes, NGX_PROCESS_RESPAWN); ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0);

 

这里好像要开始创建子进程了哦，没错，master进程就是通过依次调用这两个函数来创建子进程。第一个调用的函数创建的子进程我们称为worker进程，第二调用的函数创建的是有关cache的子进程。接收请求，完成响应的就是worker进程。光光是调用这个函数好像没什么看头，我们深入“虎穴”窥探一下究竟。

 

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for (i = 0; i < n; i++) { cpu_affinity = ngx_get_cpu_affinity(i); ngx_spawn_process(cycle, ngx_worker_process_cycle, NULL, "worker process", type); ch.pid = ngx_processes[ngx_process_slot].pid; ch.slot = ngx_process_slot; ch.fd = ngx_processes[ngx_process_slot].channel[0]; ngx_pass_open_channel(cycle, &ch); }

 

其实吧，ngx_start_worker_processes函数挺短小精干的，再截取主体就剩下这么一个for循环了。此处就是循环创建起n个worker进程，fork新进程的具体工作在ngx_spawn_process函数中完成。这里涉及到了一个全局数组ngx_processes(定义在src/os/unix/ngx_process.c文件中)，这个数组的长度为NGX_MAX_PROCESSES(默认1024)，存储的元素类型是ngx_process_t(定义在src/os/unix/ngx_process.h文件中)。全局数组ngx_processes就是用来存储每个子进程的相关信息，如：pid，channel，进程做具体事情的接口指针等等，这些信息就是用结构体ngx_process_t来描述的。在ngx_spawn_process创建好一个worker进程返回后，master进程就将worker进程的pid、worker进程在ngx_processes数组中的位置及channel[0]传递给前面已经创建好的worker进程，然后继续循环开始创建下一个worker进程。刚提到一个channel[0]，这里简单说明一下：channel就是一个能够存储2个整型元素的数组而已，这个channel数组就是用于socketpair函数创建一个进程间通道之用的。master和worker进程以及worker进程之间都可以通过这样的一个通道进行通信，这个通道就是在ngx_spawn_process函数中fork之前调用socketpair创建的。有兴趣的自己读读ngx_spawn_process吧。

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至于ngx_start_cache_manager_processes函数，和start_worker的工作相差无几，这里暂时就不纠结了。至此，master进程就完成了worker进程的创建工作了，此时此刻系统中就有一个master进程+N个worker进程在工作了哦，接下来master进程将“陷入”死循环中守护着worker进程，担当起伟大的幕后工作。在master cycle中调用了sigsuspend()，因而将master进程挂起，等待信号的产生。master cycle所做的事情虽然不算复杂，但却比较多；主要过程就是：【收到信号】，【调用信号处理函数（在初始化过程中注册了）】，【设置对应的全局变量】，【sigsuspend函数返回，判断各个全局变量的值并采取相应的动作】。在这里，我们不对每个信号的处理情况进行分析，随便看看两个信号就好了。

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if (ngx_quit) { ngx_signal_worker_processes(cycle, ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)); ls = cycle->listening.elts; for (n = 0; n < cycle->listening.nelts; n++) { if (ngx_close_socket(ls[n].fd) == -1) { ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, ngx_socket_errno, ngx_close_socket_n " %V failed", &ls[n].addr_text); } } cycle->listening.nelts = 0; continue; }

 

这段位于master cycle中的代码是对SIGQUIT信号进行的处理动作。ngx_quit就那个全局变量之一，当master进程收到这个信号的时候，就调用ngx_signal_handler(定义在src/os/unix/ngx_process.c文件中)设置ngx_quit为1。因此master从sigsuspend返回后，检测到ngx_quit为1，就调用ngx_signal_worker_processes函数向每个worker进程递送SIGQUIT信号，通知worker进程们开始退出工作。然后就关闭所有的监听套接字。最后居然来了一个continue就又回到了cycle中，不是退出吗？为什么是continue而不是exit呢。前面已经提过了，master进程是幕后者，需要守护着worker进程们，既然是守护哪能worker进程没撤退，自己就先撤退了呢。由于，worker进程是master的子进程，所以worker退出后，将发送SIGCHLD信号给master进程，好让master进程为其善后（否则将出现“僵尸”进程）。在master进程收到SIGCHLD信号，就会设置全局变量ngx_reap为1了。

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if (ngx_reap) { ngx_reap = 0; ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "reap children"); live = ngx_reap_children(cycle); }

 

此时，ngx_reap为1了，master进程调用ngx_reap_children处理所有的worker子进程。这个ngx_reap_children函数不光担任起为worker进程善后的工作(子进程的收尸处理是在信号处理函数直接完成的)，还担任了重启worker进程的任务。当然，这个重启worker进程是在一些异常情况下导致worker进程退出后的重启，并不是在“君要臣死、臣不得不死”的时候的顽强抵抗。Nginx具有高度的模块化优势，每个人都可以开发自己需要的模块程序，难免会出现一些bug引起worker进程的崩溃，因此master进程就肩负起了容错任务，这样才能够保证24小时的提供服务。

 

至此，master进程也就差不多了，剩下的一些信号处理动作，有兴趣的自行研究吧，其实master进程在处理热代码替换方面也是值得一读的。下一篇博文理所当然的应该是worker进程了。上篇结束的时候，本来说这篇写配置文件解析，临时跳票了。