nginx进程间通信机制

作者就职于京东,在稳定性保障、敏捷开发、高级JAVA、微服务架构有深入的理解

nginx使用到的进程间通信机制有三种，信号、套接字、共享内存。

一、信号

在nginx当中，信号是操作系统与master进程的通信方式。信号是用来控制master进程的一种手段。包括多钟不同的关闭nginx的方式，更新应用配置文件等。具体在nginx当中常用的信号如下表所示。

TERM, INT	快速关闭，相当于nginx -s stop
QUIT	等待work进程处理完现有请求后，再关闭，相当于相当于nginx -s quit
HUP	重新加载配置文件，相当于nginx -s reload
USR1	重新打开日志文件，相当于nginx -s reopen
USR2	平滑升级nginx
WINCH	关闭工作进程（等待work进程处理完现有请求后）

QUIT：关闭监听套接字，不接受新的连接请求，处理完旧的请求再关闭。

HUP：该信号发送到master进程，master先检查配置文件的语法，如果正确则打开新的日志文件和监听套接字，若此过程失败则会回滚并继续旧配置，如果此过程成功，则会启动新的工作进程。

USER1：该信号常用于nginx切割日志时，重新打开日志文件，当master进程收到该信号后，会重新打开配置文件中配置的日志文件，如果日志文件不存在则会新建一个日志文件。因为worker进程需要有对日志文件的读写权限，所以如果master和worker的用户不一致，则需要把日志文件的拥有者改成worker进程。然后master进程关闭旧日志文件，并通知worker进程使用新的日志文件，实际的操作就是，master进程把USER1信号发给worker进程，worker进程接收到信号后，重新打开日志文件。

USER2：平滑升级nginx

操作步骤：

1.发送信号给master进程

kill -USR2 $(cat /export/kong/pids/nginx.pid)

这一步会将.pid文件重命名为.oldbin，然后，执行

2.启动新版本nginx

3.结束旧版本master进程

kill -QUIT $(cat /export/kong/pids/nginx.pid)

二、套接字

套接字是master进程和worker进程通信的方式，但是目前只有master通过套接字发送消息给worker进程，还未用于worker进程发送消息给master进程。

举例来说，当nginx启动时，

1）master创建socket对

master在fork worker进程前，先调用socketpair，创建一个socket对用来master与worker进程间的通信。这个socket就是一个元素个数为2的数组channel，channel[0]用于master进程写入，channel[1]用于worker进程读入。

2）master创建worker进程

master进程根据配置文件中设置的worker进程数创建work进程。

3）worker进程将套接字加入epoll中

这样worker进程在处理http请求时也可以接收到master进程向它发送的消息了。

4）worker进程循环

三、共享内存

共享内存是最快的通信方式，是worker进程之间的通信方式。需要共享的数据就需要用到共享内存，例如，http连接数，每个worker进程修改的都是共享内存中的数据，该数据是全局变量，对所有的worker进程是共享的。

nginx通过ngx_shm_t这个结构体管理共享内存，方法只有分配和释放。nginx对linux的分配内存 mmap和释放内存方法munmap进行了封装，不一样的地方是nginx不从文件中映射，只从内存中开辟一段连续的地址空间作为共享内存。封装后的nginx分配内存方法是 ngx_shm_alloc，释放内存方法是 ngx_shm_free。

其实master和worker进程也能通过共享内存通信，在master进程fork worker进程之前，先在内存中开辟一块共享内存，并且映射到自己进程地址空间中的共享内存区，然后，调用fork，这样派生出来的worker进程可以继承到这块共享内存区，这样master和worker之间也可以通过共享内存通信。

文章来源：www.liangsonghua.me

作者介绍：京东资深工程师-梁松华，在稳定性保障、敏捷开发、JAVA高级、微服务架构方面有深入的理解