Nginx快速入门：worker、master进程的作用和热部署原理（十）

news2024/12/25 13:38:15

0. 引言

我们通过查询nginx进程，可以发现nginx有两个进程：worker和master。一个程序启动了两个进程，那么这两个进程的作用和区别是什么呢？nginx又是如何利用这两个进程进行工作的呢？nginx不停机热部署又是如何实现的？
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这是我们学习nginx要掌握的基础原理，于是今天我们暂时放下实操，从原理入手，了解nginx

1. 概念

1.1 什么是master、worker进程

master进程为nginx主进程，worker为工作进程，worker进程可以为多个，worker进程数一般是服务器CPU核数，不然过多的worker数，会导致进程相互竞争CPU，反而导致更多的上下文切换，降低效率。

master主进程会作为监控进程，主要负责启动和监控其他worker进程，同时也会负责将请求进行分发给worker进程，master进程会管理这些worker进程的全生命周期，比如启动、停止、平滑升级等。也负责系统资源调配给worker进程，整理来看master是个管理者。

而worker进程就是工作者了，主要负责接收和处理请求转发、以及静态资源等访问，总之就是业务相关的处理都是由worker进程执行。
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1.2 worker进程的生命周期

1、nginx启动时，master进程会读取配置文件中配置的worker_processes创建对应个数的worker进程
2、每个worker进程通过master进程fork复制出来（源码ngx_spawn_process方法可以看出）
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3、然后worker进程会执行自己的初始化代码，进入运行状态
4、运行期间，worker进程处于一个无限循环状态，等待客户请求
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5、当客户请求到达，请求会从master进程转发给worker进程，worker进程进行实际的处理，并返回数据给客户
6、nginx停止时，master进程会收到终止信号，然后master会通知所有的worker进程
7、worker进程接收到停止通知后，会等待当前所有请求处理完成后，进行清理工作：释放资源、关闭打开的文件描述符、关闭监听端口等
8、worker进程终止后，其进程标识符 PID会被master进程回收
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1.3 worker进程之间资源竞争

我们说明了worker进程可能有多个，有多个同类型进程就会涉及到访问相同的资源，那么也就出现了资源竞争问题。

资源竞争会产生各种问题，如脏读等，nginx如何解决呢？

答案就是通过加锁，获取到锁的进程才能竞争到资源，否则就进入等待锁释放，在nginx的核心事务处理方法ngx_process_events_and_timers中可以看到加锁操作
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而nginx中是通过原子变量，信号量，文件fd加锁的方式来综合实现的一套互斥锁机制

2. Nginx热部署原理

nginx热更新实现主要得益于worker进程的机制，其热更新过程如下：
1、修改nginx.conf配置文件，执行nginx -s reload重新加载配置文件
2、master进程读取新配置，根据新配置启动新的worker进程
3、master进程向老worker进程发出停止信号
4、worker进程停止接收新的客户请求，将已有的请求处理完成后关闭
5、使用新配置启动的worker进程来接收用户请求

总结一句话，nginx热更新的原理就是：旧的业务进程继续处理已有的请求，但是不接收新的请求，按新配置启动新的进程，接收新的请求，旧请求处理完后停止旧进程，这样就完成了配置的热更新。
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