浅谈Nginx服务器的内部核心架构设计( 二 ) _Nginx

Nginx 是一个高性能的 Web 服务器，能够同时处理大量的并发请求。它结合多进程机制和异步机制  ，异步机制使用的是异步非阻塞方式  ，接下来就给大家介绍一下 Nginx 的多线程机制和异步非阻塞机制。
3.1. 多进程机制
服务器每当收到一个客户端时，就有服务器主进程（ master process ）生成一个子进程（ worker process ）出来和客户端建立连接进行交互，直到连接断开，该子进程就结束了。
使用进程的好处是各个进程之间相互独立  ，  不需要加锁  ，减少了使用锁对性能造成影响，同时降低编程的复杂度，降低开发成本。其次，采用独立的进程，可以让进程互相之间不会影响  ，如果一个进程发生异常退出时，其它进程正常工作， master 进程则很快启动新的 worker 进程，确保服务不会中断，从而将风险降到最低。
缺点是操作系统生成一个子进程需要进行内存复制等操作，在资源和时间上会产生一定的开销。当有大量请求时，会导致系统性能下降。
3.2. 异步非阻塞机制
每个工作进程使用异步非阻塞方式  ，可以处理多个客户端请求。
当某个工作进程接收到客户端的请求以后，调用 IO 进行处理，如果不能立即得到结果，就去处理其他请求（即为非阻塞）；而客户端在此期间也无需等待响应  ，可以去处理其他事情（即为异步）。
当 IO 返回时，就会通知此工作进程；该进程得到通知，暂时挂起当前处理的事务去响应客户端请求。
4. Nginx事件驱动模型
【浅谈Nginx服务器的内部核心架构设计】在 Nginx 的异步非阻塞机制中，  工作进程在调用 IO 后，就去处理其他的请求，当 IO 调用返回后，会通知该工作进程。对于这样的系统调用，主要使用 Nginx 服务器的事件驱动模型来实现。

文章插图

如上图所示， Nginx 的事件驱动模型由事件收集器、事件发送器和事件处理器三部分基本单元组成。

事件收集器：负责收集 worker 进程的各种 IO 请求；
事件发送器：负责将 IO 事件发送到事件处理器；
事件处理器：负责各种事件的响应工作。

事件发送器将每个请求放入一个待处理事件列表，使用非阻塞 I/O 方式调用事件处理器来处理该请求。其处理方式称为 “多路 IO 复用方法” ，常见的包括以下三种： select 模型、 poll模型、 epoll 模型。
5. Nginx进程处理模型
Nginx 服务器使用 master/worker 多进程模式。多线程启动和执行的流程如下：

主程序 Master process 启动后，通过一个 for 循环来接收和处理外部信号；
主进程通过 fork() 函数产生 worker 子进程，每个子进程执行一个 for 循环来实现 Nginx 服务器对事件的接收和处理。

一般推荐 worker 进程数与 CPU 内核数一致，这样一来不存在大量的子进程生成和管理任务，避免了进程之间竞争 CPU 资源和进程切换的开销。而且 Nginx 为了更好的利用多核特性，提供了 CPU 亲缘性的绑定选项，我们可以将某一个进程绑定在某一个核上，这样就不会因为进程的切换带来 Cache 的失效。
对于每个请求，有且只有一个工作进程对其处理。首先，每个 worker 进程都是从 master进程 fork 过来。在 master 进程里面，先建立好需要 listen 的 socket（listenfd）之后，然后再 fork 出多个 worker 进程。