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)。
圖3-1 Nginx進(jìn)程結(jié)構(gòu)圖
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
圖3-2 一個(gè)master進(jìn)程與四個(gè)worker子進(jìn)程
我們可以通過(guò) 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)
信號(hào)量管理
Linux的信號(hào)量管理機(jī)制
信號(hào)是進(jìn)程間通信方式之一，典型用法是：終端用戶輸入中斷命令，通過(guò)信號(hào)機(jī)制停止一個(gè)程序的運(yùn)行。
我們可以通過(guò)給進(jìn)程發(fā)送信號(hào)來(lái)管理我們的進(jìn)程，kill -l命令可以查看linux支持的信號(hào)量
linux信號(hào)量
一共有64號(hào)信號(hào)量，主要需要弄清如下幾個(gè)：
kill -1 $PID：(SIGHUP)重新加載進(jìn)程，對(duì)于與終端脫離關(guān)系的守護(hù)進(jìn)程，這個(gè)信號(hào)用于通知它重新讀取配置文件；
kill -2 $PID：(SIGINT)中斷(通Ctrl+C)；
kill -3 $PID：(SIGQUIT)從鍵盤輸入的退出(ctrl-\)；
kill -9 $PID：(SIGKILL)立即殺死進(jìn)程，無(wú)論當(dāng)前程序處于什么狀態(tài)；
kill -10 $PID：(SIGUSR1)$USR1和$USR2都是留給用戶自定義的信號(hào)量；
kill -12 $PID：($IGUSR2)
kill -15 $PID：(SIGTERM)正常停止一個(gè)進(jìn)程；
kill -17 $PID：(SIGCHLD)父子進(jìn)程通信的信號(hào)量，父進(jìn)程可以fork()出很多子進(jìn)程，子進(jìn)程掛掉會(huì)給父進(jìn)程發(fā)送信號(hào)；
kill 可將指定的信息送至程序。預(yù)設(shè)的信息為 SIGTERM(15)，可將指定程序終止。若仍無(wú)法終止該程序，可使用 SIGKILL(9) 信息嘗試強(qiáng)制刪除程序。程序或工作的編號(hào)可利用 ps 指令或 jobs 指令查看。
kill -l # 查看所有能夠支持的信號(hào)
kill PID
# 殺死一個(gè)進(jìn)程
kill 1024
# 殺死多個(gè)進(jìn)程 進(jìn)程號(hào)之間用空格隔開
kill 1024 2048
# kill -9 表示立即強(qiáng)制結(jié)束進(jìn)程
kill -9 1024
注：Ctrl+C：停止終端中正在運(yùn)行的進(jìn)程，Ctrl+C可以比較有好地中止終端中正在運(yùn)行的程序(進(jìn)程)
利用信號(hào)量管理Nginx進(jìn)程
管理Nginx進(jìn)程可以這些方式：master進(jìn)程、worker進(jìn)程、命令行
使用信號(hào)量管理master和worker(不推薦使用發(fā)送信號(hào)量的方式來(lái)管理worker進(jìn)程，worker進(jìn)程應(yīng)該交給master進(jìn)程來(lái)管理和維護(hù))。
Master進(jìn)程
監(jiān)控worker進(jìn)程
管理worker進(jìn)程
接收信號(hào)
- TERM、INT
- QUIT
- HUP
- USR1
- USR2
- WINCH
示例：
通過(guò)kill命令殺死m(xù)aster進(jìn)程
通過(guò)kill命令讓Nginx重新讀取文件，這樣會(huì)關(guān)閉就得worker進(jìn)程，生成新的worker進(jìn)程，master進(jìn)程(ID)依舊保持不變
Worker進(jìn)程
接收信號(hào)
雖然可以，但是不推薦使用信號(hào)量方式直接管理worker進(jìn)程，worker進(jìn)程應(yīng)該交給master進(jìn)程來(lái)管理和維護(hù)
示例：
使用kill命令殺死一個(gè)worker進(jìn)程，這樣會(huì)殺死一個(gè)worker進(jìn)程，linux會(huì)殺掉的worker進(jìn)程的父進(jìn)程(master進(jìn)程)發(fā)送SIGCHLD信號(hào)量，所以master進(jìn)程監(jiān)測(cè)到我們某一個(gè)子進(jìn)程可能出了問題，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的worker進(jìn)程，維護(hù)worker進(jìn)程的數(shù)量。
命令行
- reload：HUP
- reopen：USR2
- stop：TERM
- quit：QUIT
可以使用nginx -h查看幫助命令
[itbsl@master ~]$ 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(guò)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(guò)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
nginx -s reload
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(我上圖中的黃色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)樘幚砩厦鎠leep 15秒的任務(wù)接口還沒處理完畢，所以依然能夠被看到。
總結(jié)
到此這篇關(guān)于Nginx進(jìn)程管理和重載原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Nginx進(jìn)程管理和重載原理內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
