Nginx 架构浅析：为什么不用多线程模型管理连接与处理逻辑业务？
3.使用旧配置的 worker 进程，不再接受新的连接请求，并在完成已存在的连接后退出
2.2.2 热升级-程序热更
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热升级
nginx 热升级过程如下：
1.将旧 Nginx 文件换成新 Nginx 文件（注意备份）
2.向 master 进程发送 USR2 信号（平滑升级到新版本的 Nginx 程序）
3.master 进程修改 pid 文件号，加后缀.oldbin
4.master 进程用新 Nginx 文件启动新 master 进程，此时新老 master/worker 同时存在。
5.向老 master 发送 WINCH 信号，关闭旧 worker 进程，观察新 worker 进程工作情况。若升级成功，则向老 master 进程发送 QUIT 信号，关闭老 master 进程；若升级失败，则需要回滚，向老 master 发送 HUP 信号（重读配置文件），向新 master 发送 QUIT 信号，关闭新 master 及 worker。
3.Worker 进程
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3.1 核心逻辑
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worker 进程的主逻辑在 ngx_worker_process_cycle ，核心关注源码：
ngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data)
{
ngx_int_t worker = (intptr_t) data;
ngx_process = NGX_PROCESS_WORKER;
ngx_worker = worker;
ngx_worker_process_init(cycle, worker);
ngx_setproctitle("worker process");
for ( ;; ) {
if (ngx_exiting) {...}
ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "worker cycle");
ngx_process_events_and_timers(cycle);
if (ngx_terminate) {...}
if (ngx_quit) {...}
if (ngx_reopen) {...}
}
}
由上述代码，可以理解，worker 进程主要在处理网络事件，通过 ngx_process_events_and_timers 方法实现，其中事件主要包括：网络事件、定时器事件。
3.2 事件驱动-epoll
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worker 进程在处理网络事件时，依靠 epoll 模型，来管理并发连接，实现了事件驱动、异步、非阻塞等特性。如下图所示：
infographic-Inside-NGINX_nonblocking
通常海量并发连接过程中，每一时刻（相对较短的一段时间），往往只需要处理一小部分有事件的连接即 活跃连接 。基于以上现象，epoll 通过将 连接管理 与 活跃连接管理 进行分离，实现了高效、稳定的网络 IO 处理能力。
网络模型对比
其中，epoll 利用红黑树高效的增删查效率来管理 连接 ，利用一个双向链表来维护 活跃连接 。
epoll 数据结构
3.3 惊群
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由于 worker 都是由 master 进程 fork 产生，所以 worker 都会监听相同端口。这样多个子进程在 accept 建立连接时会发生争抢，带来著名的“惊群”问题。worker 核心处理逻辑 ngx_process_events_and_timers 核心代码如下：
void ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle){
//这里面会对监听 socket 处理
...
if (ngx_accept_disabled > 0) {
ngx_accept_disabled--;
} else {
//获得锁则加入 wait 集合,
if (ngx_trylock_accept_mutex(cycle) == NGX_ERROR) {
return;
}
...
//设置网络读写事件延迟处理标志，即在释放锁后处理
if (ngx_accept_mutex_held) {
flags |= NGX_POST_EVENTS;
}
}
...
//这里面 epollwait 等待网络事件
//网络连接事件，放入 ngx_posted_accept_events 队列
//网络读写事件，放入 ngx_posted_events 队列
(void) ngx_process_events(cycle, timer, flags);
...
//先处理网络连接事件，只有获取到锁，这里才会有连接事件
ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_accept_events);
//释放锁，让其他进程也能够拿到
if (ngx_accept_mutex_held) {
ngx_shmtx_unlock(&ngx_accept_mutex);
}
//处理网络读写事件
ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_events);
}
由上述代码可知，Nginx 解决惊群的方法：
1.将连接事件与读写事件进行分离。连接事件存放为 ngx_posted_accept_events ，读写事件存放为 ngx_posted_events 。
2.设置 ngx_accept_mutex 锁，只有获得锁的进程，才可以处理连接事件。
3.4 负载均衡
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worker 间的负载关键在于各自接入了多少连接，其中接入连接强锁的前置条件是 ngx_accept_disabled > 0 ，所以 ngx_accept_disabled 就是负载均衡机制实现的关键阈值。
ngx_int_t ngx_accept_disabled;
ngx_accept_disabled = ngx_cycle->connection_n / 8 - ngx_cycle->free_connection_n;
因此，在 nginx 启动时， ngx_accept_disabled 的值就是一个负数，其值为连接总数的
7/8。当该进程的连接数达到总连接数的 7/8 时，该进程就不会再处理新的连接了，同时每次调用'ngx_process_events_and_timers'时，将 ngx_accept_disabled 见 1，直到其值低于阈值时，才试图重新处理新的连接。因此，nginx 歌 worker 子进程间的负载均衡仅在某个 worker 进程处理的连接数达到它最大处理总数的 7/8 时才会触发，其负载均衡并不是在任意条件都满足。如下图所示：
实际工作情况
其中'pid'为 1211 的进程为 master 进程，其余为 worker 进程
4.思考
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4.1 为什么不采用多线程模型管理连接？
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1.无状态服务，无需共享进程内存
2.采用独立的进程，可以让互相之间不会影响。一个进程异常崩溃，其他进程的服务不会中断，提升了架构的可靠性。
3.进程之间不共享资源，不需要加锁，所以省掉了锁带来的开销。
4.2 为什么不采用多线程处理逻辑业务？
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1.进程数已经等于核心数，再新建线程处理任务，只会抢占现有进程，增加切换代价。
2.作为接入层，基本上都是数据转发业务，网络 IO 任务的等待耗时部分，已经被处理为非阻塞/全异步/事件驱动模式，在没有更多 CPU 的情况下，再利用多线程处理，意义不大。并且如果进程中有阻塞的处理逻辑，应该由各个业务进行解决，比如 openResty 中利用了 Lua 协程，对阻塞业务进行了优化。
还未添加个人签名 2021.03.18 加入
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