nginx 學習筆記1

感謝tengine團隊願意無私的分享他們所編寫的nginx學習書籍

眾所周知，nginx效能高，而nginx的高效能與其架構是分不開的。那麼nginx究竟是怎麼樣的呢？

我們可以看到，nginx是以多程序的方式來工作的，當然nginx也是支援多執行緒的方式的，只是主流的方式還是多程序的方式，也是nginx的預設方式。nginx的程序模型，可以由下圖來表示：

如果我們要操作nginx，只需要與master程序通訊就行了。aster程序會接收來自外界發來的訊號，再根據訊號做不同的事情。

乙個連線請求過來，每個程序都有可能處理這個連線，怎麼做到的呢？首先，每個worker程序都是從master程序fork過來，在master程序裡面，先建立好需要listen的socket（listenfd）之後，然後再fork出多個worker程序。所有worker程序的listenfd會在新連線到來時變得可讀，為保證只有乙個程序處理該連線，所有worker程序在註冊listenfd讀事件前搶accept_mutex，搶到互斥鎖的那個程序註冊listenfd讀事件，在讀事件裡呼叫accept接受該連線。當乙個worker程序在accept這個連線之後，就開始讀取請求，解析請求，處理請求，產生資料後，再返回給客戶端，最後才斷開連線，這樣乙個完整的請求就是這樣的了。我們可以看到，乙個請求，完全由worker程序來處理，而且只在乙個worker程序中處理。（跟我們這邊的**很像，我們這邊是抓拍時起八個執行緒搶，這邊是八個程序搶）。

nginx採用了非同步非阻塞的方式來處理請求，也就是說，nginx是可以同時處理成千上萬個請求的。

為什麼nginx可以採用非同步非阻塞的方式來處理呢，或者非同步非阻塞到底是怎麼回事呢？

我們先回到原點，看看乙個請求的完整過程。首先，請求過來，要建立連線，然後再接收資料，接收資料後，再傳送資料。具體到系統底層，就是讀寫事件，而當讀寫事件沒有準備好時，必然不可操作，如果不用非阻塞的方式來呼叫，那就得阻塞呼叫了，事件沒有準備好，那就只能等了，等事件準備好了，你再繼續吧。阻塞呼叫會進入核心等待，cpu就會讓出去給別人用了，對單執行緒的worker來說，顯然不合適，當網路事件越多時，大家都在等待呢，cpu空閒下來沒人用，cpu利用率自然上不去了，更別談高併發了。好吧，你說加程序數，這跟apache的執行緒模型有什麼區別，注意，別增加無謂的上下文切換。所以，在nginx裡面，最忌諱阻塞的系統呼叫了。不要阻塞，那就非阻塞嘍。非阻塞就是，事件沒有準備好，馬上返回eagain，告訴你，事件還沒準備好呢，你慌什麼，過會再來吧。好吧，你過一會，再來檢查一下事件，直到事件準備好了為止，在這期間，你就可以先去做其它事情，然後再來看看事件好了沒。雖然不阻塞了，但你得不時地過來檢查一下事件的狀態，你可以做更多的事情了，但帶來的開銷也是不小的。所以，才會有了非同步非阻塞的事件處理機制，具體到系統呼叫就是像select/poll/epoll/kqueue這樣的系統呼叫。它們提供了一種機制，讓你可以同時監控多個事件，呼叫他們是阻塞的，但可以設定超時時間，在超時時間之內，如果有事件準備好了，就返回。

執行緒只有乙個，所以同時能處理的請求當然只有乙個了，只是在請求間進行不斷地切換而已，切換也是因為非同步事件未準備好，而主動讓出的。這裡的切換是沒有任何代價，你可以理解為迴圈處理多個準備好的事件，事實上就是這樣的。與多執行緒相比，這種事件處理方式是有很大的優勢的，不需要建立執行緒，每個請求占用的記憶體也很少，沒有上下文切換，事件處理非常的輕量級。併發數再多也不會導致無謂的資源浪費（上下文切換）。更多的併發數，只是會占用更多的記憶體而已。原文作者之前有對連線數進行過測試，在24g記憶體的機器上，處理的併發請求數達到過200萬。現在的網路伺服器基本都採用這種方式，這也是nginx效能高效的主要原因。

由於epoll_wait等函式在呼叫的時候是可以設定乙個超時時間的，所以nginx借助這個超時時間來實現定時器。nginx裡面的定時器事件是放在一顆維護定時器的紅黑樹裡面，每次在進入epoll_wait前，先從該紅黑樹裡面拿到所有定時器事件的最小時間，在計算出epoll_wait的超時時間後進入epoll_wait。所以，當沒有事件產生，也沒有中斷訊號時，epoll_wait會超時，也就是說，定時器事件到了。這時，nginx會檢查所有的超時事件，將他們的狀態設定為超時，然後再去處理網路事件。由此可以看出，當我們寫nginx**時，在處理網路事件的**函式時，通常做的第乙個事情就是判斷超時，然後再去處理網路事件。

用一段偽**來總結一下nginx的事件處理模型：

while (true)  else 
nevents = poll_function(events, timeout);
for i in nevents:
task t;
if (events[i].type == read) else 
run_tasks_add(t);
}

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