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(xiàn)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(xiàn)程更加耗費(fèi)CPU資源。而多線(xiàn)程共享一個(gè)進(jìn)程的地址空間，其中一個(gè)線(xiàn)程任務(wù)失敗會(huì)影響到其它線(xiàn)程任務(wù)。

假設(shè)我們的Nginx服務(wù)的用戶(hù)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(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(hù)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

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(pán)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(hù)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(kāi)
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

• CHLD
  

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

kill -s SIGTERM 1325

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

kill -s SIGHUP 1325

Worker進(jìn)程

接收信號(hào)

• TERM、INT
• QUIT
• USR1
• WINCH

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(wèn)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(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(kāi)監(jiān)聽(tīng)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(tīng)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(huà)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(guān)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(méi)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！

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