Nginx - 深入理解nginx的处理请求、进程关系和配置文件重载

概述

Nginx的系统学习整理的第三篇博客，主要介绍nginx的应用场景和架构基础，以便更好的理解，再生产环境中进行性能调优。

Nginx的三个主要应用场景

1.静态资源服务，通过本地文件系统提供服务
2.反向代理服务，强大的性能，缓存 和负载均衡服务
3.ApiServer服务 ，比如像php-fpm、tomcat、uwsgi等

运行中的Nginx进程间的关系

Nginx部署以后，我们首先要了解的是Nginx进程间的关系，是怎么做到处理高并发的请求的原理和实现，可以使用pstree命令查看master和worker的关系。

# pstree 命令工具安装
yum -y install psmisc#netstat 命令工具安装：
yum -y install net-tools

[root@0bb2985dbc83 servers]# pstree -ahpu | grep nginx|-nginx,193|   |-nginx,246,nobody|   |-nginx,247,nobody|   |-nginx,248,nobody|   |-nginx,249,nobody|   |-nginx,250,nobody|   |-nginx,251,nobody|   |-nginx,252,nobody|   `-nginx,253,nobody

Nginx是支持单进程(master进程)提供服务的，那么为什么产品环境下要按照master-worker方式配置启动多个进程，这样做主要有两点：

• 由于master进程不会对用户请求提供服务，主用于管理真正提供服务的worker进程，所以master进程可以是唯一的，它仅专注自己的纯管理工作。
• 多进程的worker可以充分利用常见的SMP多核架构，从而实现微观上真正实现多核并发处理。

一个worker进程可以同时处理的请求数只受限于内存大小，而且在架构设计上，不同worker进程之间处理并发请求几乎没有同步锁的限制，worker进程通常不会进入睡眠状态，当Nginx上的进程数与CPU的核心数相等时，进程间的切换代价是最小的。

worker_processes 8;

Nginx请求处理流程

Nginx可以搭建静态web服务器，反向代理服务器，对一些限流、限速的方向上是有所不同的，这些都要求我们对Nginx架构有清晰的了解，需要我们从Nginx内部看Nginx是怎样处理请求的。

当web请求或者tcp请求进入到Nginx上，Nginx内部有三个大的状态机，传输层(Tcp/Udp)状态机、Http状态机，以及处理邮件的Mall状态机，为什么要叫它状态机呢，是因为Nginx中的核心用非阻塞的事件驱动处理引擎,就是我们所说的epoll异步处理引擎以后，通常都需要使用状态机对请求进行正确处理的。

当处理静态资源的时候会有一个问题，当整个内存不足时完全缓存文件信息的时候，AIO会退换成使用线程池处理磁盘的阻塞调用。

对于每一个处理完成的请求会记录到Access访问日记和错误日志里，更多的时候Nginx作为反向代理服务器使用的，可以使用协议传输到后面的服务器，也可以通过应用层的协议，代理到响应的应用服务器

配置文件重载的原理真相

想了解配置文件重载的原理真相，需要先了解Nginx的组成，Nginx一共有四个组成部分：

• Nginx二进制可执行文件，由各源码编译出的一个文件
• Nginx.conf配置文件，控制Nginx的行为
• Access.log访问日志，记录每一条http请求信息
• Error.log错误日志，定位问题

reload配置文件重载流程

Nginx配置文件重载如图所示，大致可分三步：

1.更新nginx.conf配置文件，向Master发送SIGHUP信号，或者执行nginx -s reload

2.老配置worker进程再完成已存在时优雅的退出。
3.Nginx始终保持运行中，平滑的更换了配置文件，新来的请求新启动由黄色的worker进程处理。

注意，在新老配置进程交替过程中，新老进程是同时存在的，如果是异常的请求出了问题，客户端长时间没有处理，会导致请求长时间占用在内存中，worker进程就会一直存在，解决这个问题的办法设置，可以设置worker_shutdown_timeout解决。

1.向master进程发送HUP信号(reload命令)
2.master进程校验配置语法是否正确,相当于执行`nginx -t`
3.master打开新的监听端口
4.master进程用新的配置启动新的worker子进程
5.master进程像老worker子进程发送Quit信号
6.老worker进程关闭监听句柄，处理完当前链接后结束进程。

热升级流程

1.将旧Nginx文件换成新的Nginx文件(注意备份)
2.向master进程发送USR2信号
3.master进程修改pid文件名，后缀加.oldbin
4.master进程用新的Nginx文件启动新master进程
5.向老master进程发送QUIT信号，关闭老master
6.回滚：向老master发送HUP，向新master发送QUIT

常说Nginx要优雅的关闭worker进程，Nginx的worker进程可以识别出当前的链接没有正在处理请求，这个时候我们在关闭链接。

Nginx优雅的关闭主要针对的是http请求，对于想tcp、websocket这种请求Nginx也是无能为力的。