ngx_master_process_cycle 多进程

了解core模块之前还应改学习ngx_start_worker_processes函数，今天我就来详细学一下这个方法，主要内容来自于http://blog.sina.com.cn/s/blog_677be95b0100iivk.html。

nginx的进程启动过程是在ngx_master_process_cycle（src/os/unix/ngx_process_cycle.c）中完成的(单进程是通过ngx_single_process_cycle完成，这里只分析多进程的情况)，在ngx_master_process_cycle中，会根据配置文件的worker_processes值创建多个子进程，即一个master进程和多个worker进程。进程之间、进程与外部之间保持通信，进程之间是通过socketpair进行通信的，socketpair是一对全双工的无名socket，可以当作管道使用，和管道不同的是，每条socket既可以读也可以写，而管道只能用于写或者用于读；进程与外部之间是通过信号通信的。

master进程主要进行一些全局性的初始化工作和管理worker的工作；事件处理是在worker中进行的。

进程启动的过程中，有一些重要的全局数据会被设置，最重要的是进程表ngx_processes，master每创建一个worker都会把一个设置好的ngx_process_t结构变量放入ngx_processes中，进程表长度为1024，刚创建的进程存放在ngx_process_slot位置，ngx_last_process是进程表中最后一个存量进程的下一个位置，ngx_process_t是进程在nginx中的抽象：

 src/os/unix/ngx_process.h
 typedef void (*ngx_spawn_proc_pt) (ngx_cycle_t *cycle, void *data);

 typedef struct {
     ngx_pid_t           pid;                 //进程id
     int                 status;              //进程状态
     ngx_socket_t        channel[2];          //socketpair创建的socket句柄

     ngx_spawn_proc_pt   proc;                //进程执行函数
     void               *data;                //执行函数的参数
     char               *name;                //名称

     unsigned            respawn:1;           //重新创建
     unsigned            just_spawn:1;        //第一次创建的
     unsigned            detached:1;          //分离的
     unsigned            exiting:1;           //正在退出的
     unsigned            exited:1;            //退出过的
 } ngx_process_t;

进程间通信是利用socketpair创建的一对socket进行的，通信中传输的是ngx_channel_t结构变量：

 typedef struct {
      ngx_uint_t  command;
      ngx_pid_t   pid;                        //发送方进程id
      ngx_int_t   slot;                       //发送方进程表中偏移
      ngx_fd_t    fd;                         //发送给对方的句柄
 } ngx_channel_t;(src/os/unix/ngx_channel.h)

 /*command是要发送的命令，有5种：

 #define NGX_CMD_OPEN_CHANNEL   1
 #define NGX_CMD_CLOSE_CHANNEL  2
 #define NGX_CMD_QUIT           3
 #define NGX_CMD_TERMINATE      4
 #define NGX_CMD_REOPEN         5
 */

进程的启动过程是比较重要的一个环节，为了把这个过程分析透彻，下面会多采用首先分析ngx_master_process_cycle函数，可以分解为以下各步骤：

1、master设置一些需要处理的信号，这些信号包括

SIGCHLD,SIGALRM,SIGIO,SIGINT,NGX_RECONFIGURE_SIGNAL(SIGHUP),NGX_REOPEN_SIGNAL(SIGUSR1),
NGX_NOACCEPT_SIGNAL(SIGWINCH),NGX_TERMINATE_SIGNAL(SIGTERM),NGX_SHUTDOWN_SIGNAL(SIGQUIT),
NGX_CHANGEBIN_SIGNAL(SIGUSR2)；

 sigemptyset(&set);
     sigaddset(&set, SIGCHLD);
     sigaddset(&set, SIGALRM);
     sigaddset(&set, SIGIO);
     sigaddset(&set, SIGINT);
     sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL));
     sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL));
     sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_NOACCEPT_SIGNAL));
     sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL));
     sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL));
     sigaddset(&set, ngx_signal_value(NGX_CHANGEBIN_SIGNAL));

2、调用ngx_setproctilte设置进程标题，title = "master process" + ngx_argv[0] + ... + ngx_argv[ngx_argc-1]；

 title = ngx_pnalloc(cycle->pool, size);

     p = ngx_cpymem(title, master_process, sizeof(master_process) - 1);
     for (i = 0; i < ngx_argc; i++) {
         *p++ = ' ';
         p = ngx_cpystrn(p, (u_char *) ngx_argv[i], size);
     }

     ngx_setproctitle(title);

3、调用ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes, NGX_PROCESS_RESPAWN)启动worker进程；

 ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module);

     ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes,
                                NGX_PROCESS_RESPAWN);

4、调用ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0)启动文件cache管理进程，有些模块需要文件cache，比如fastcgi模块，这些模块会把文件cache路径添加到cycle->paths中，文件cache管理进程会定期调用这些模块的文件cache处理钩子处理一下文件cache； 

 ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0);

注释代码的方式分析。

5、master循环处理信号量。

 src/os/unix/ngx_process_cycle.c
 delay = 0;
 sigio = 0;
 live = 1;
 for ( ;; ) {
     //delay用来设置等待worker推出的时间，master接受了退出信号后，
     //首先发送退出信号给worker，而worker退出需要一些时间
     if (delay) {
         if (ngx_sigalrm) {
             sigio = 0;
             delay *= 2;
             ngx_sigalrm = 0;
         }

         ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
                        "termination cycle: %d", delay);

         itv.it_interval.tv_sec = 0;
         itv.it_interval.tv_usec = 0;
         itv.it_value.tv_sec = delay / 1000;
         itv.it_value.tv_usec = (delay % 1000 ) * 1000;
         //设置定时器
         //以系统真实时间来计算，送出SIGALRM信号
         if (setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL) == -1) {
             ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
                           "setitimer() failed");
         }
     }

     ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "sigsuspend");
     //等待信号量
     sigsuspend(&set);

     ngx_time_update();

     ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
                    "wake up, sigio %i", sigio);
     //收到了SIGCHLD信号，有worker退出(ngx_reap == 1)
     if (ngx_reap) {
         ngx_reap = 0;
         ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "reap children");
         //处理所有worker，如果有worker异常退出，则重启
         //这个worker，如果所有的worker都退出了，则返回0
         live = ngx_reap_children(cycle);
     }
     //如果worker都退出了
     //并且收到了NGX_CMD_TERMINATE命令或者SIGTERM信号或SIGINT信号(ngx_terminate ==1)
     //或NGX_CMD_QUIT命令或SIGQUIT信号(ngx_quit == 1),则master退出
     if (!live && (ngx_terminate || ngx_quit)) {
         ngx_master_process_exit(cycle);
     }
     //收到了NGX_CMD_TERMINATE命令或者SIGTERM信号或SIGINT信号(ngx_terminate ==1)
     //通知所有worker退出，并且等待worker退出
     if (ngx_terminate) {
         if (delay == 0) {
             //设置延时
             delay = 50;
         }

         if (sigio) {
             sigio--;
             continue;
         }

         sigio = ccf->worker_processes + 2 /* cache processes */;

         if (delay > 1000) {
             //延时已到，给所有worker发送SIGKILL信号，强制杀死worker
             ngx_signal_worker_processes(cycle, SIGKILL);
         } else {
             //给所有worker发送SIGTERM信号，通知worker退出
             ngx_signal_worker_processes(cycle,
                                    ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL));
         }

         continue;
     }
     //NGX_CMD_QUIT命令或SIGQUIT信号(ngx_quit == 1)
     if (ngx_quit) {
         //给所有的worker发送SIGQUIT信号
         ngx_signal_worker_processes(cycle,
                                     ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL));
         //关闭所有监听socket
         ls = cycle->listening.elts;
         for (n = 0; n < cycle->listening.nelts; n++) {
             if (ngx_close_socket(ls[n].fd) == -1) {
                 ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, ngx_socket_errno,
                               ngx_close_socket_n " %V failed",
                               &ls[n].addr_text);
             }
         }
         cycle->listening.nelts = 0;

         continue;
     }
     //收到SIGHUP信号
     if (ngx_reconfigure) {
         ngx_reconfigure = 0;
         //代码已被替换，重启worker，不需要重新初始化配置。
         if (ngx_new_binary) {
             ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes,
                                        NGX_PROCESS_RESPAWN);
             ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0);
             ngx_noaccepting = 0;

             continue;
         }

         ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reconfiguring");
         //重新初始化配置
         cycle = ngx_init_cycle(cycle);
         if (cycle == NULL) {
             cycle = (ngx_cycle_t *) ngx_cycle;
             continue;
         }
         //重启worker
         ngx_cycle = cycle;
         ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx,
                                                ngx_core_module);
         ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes,
                                    NGX_PROCESS_JUST_RESPAWN);
         ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 1);
         live = 1;
         ngx_signal_worker_processes(cycle,
                                     ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL));
     }
     //当ngx_noaccepting==1时，会把ngx_restart设为1，重启worker
     if (ngx_restart) {
         ngx_restart = 0;
         ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes,
                                    NGX_PROCESS_RESPAWN);
         ngx_start_cache_manager_processes(cycle, 0);
         live = 1;
     }
     //收到SIGUSR1信号，重新打开log文件
     if (ngx_reopen) {
         ngx_reopen = 0;
         ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reopening logs");
         ngx_reopen_files(cycle, ccf->user);
         ngx_signal_worker_processes(cycle,
                                     ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL));
     }
     //收到SIGUSER2，热代码替换
     if (ngx_change_binary) {
         ngx_change_binary = 0;
         ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "changing binary");
         ngx_new_binary = ngx_exec_new_binary(cycle, ngx_argv);
     }
     //收到SIGWINCH信号不在接受请求，worker退出，master不退出
     if (ngx_noaccept) {
         ngx_noaccept = 0;
         ngx_noaccepting = 1;
         ngx_signal_worker_processes(cycle,
                                     ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL));
     }
 }

 

下面总结下，也希望各位同学，再看总结之前，已经阅读了(起码是看了一遍)上面的代码注释！！！

该总结来自于http://blog.csdn.net/lu_ming/article/details/5144427 非常感激作者无私奉献。

ngx_master_process_cycle()函数，这个函数会启动工作进程干活，并且会处理信号量，处理的过程中会杀死或者创建新的进程。

a)  阻塞所有nginx关心的信号；

b)  设置进程的title（如果你用ps –aux来查看就可以分清master与worker进程，这就是title的作用。）；

c)  按照ngx_core_conf_t中worker_processes数，启动若干个work进程；

d)  启动一个缓冲管理进程；

e)  初始化几个标志：ngx_new_binary = 0; delay = 0; live = 1;

f)  后面一个循环对不同的状态进行不同处理，而那些状态多数是进程收到的不同信号。下面是各个处理的详解：

a)   delay不为0，如果收到SIGALRM信号ngx_sigalrm设为1，将delay时间乘以2；最后设置一个实时类型的计时器；

b)   挂起当前进程，等到有信号，就会从挂起状态退出，继续执行；

c)   退出挂起状态后，根据操作系统时间重新更新当前时间；

d)   ngx_reap为1(收到SIGCHLD信号，有worker退出(ngx_reap==1))，调用ngx_reap_children()回收子进程；

e)   如果子进程都退出了(!live)且当前进程收到ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)或ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL)信号，本进程进行退出处理(ngx_master_process_exit())；退出处理先删除pid文件，然后将调用所有模块的进程退出钩子，销毁内存池对象；

f)   如果ngx_terminate为1，delay为0，就设成50；如果delay>1000，向work进程发送SIGKILL信号，否则向work进程发送ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL)信号；

g)   如果ngx_quit为1，向work进程发送ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)信号，然后将所有全局listening中的socket全关闭；continue；

h)   如果ngx_reconfigure为1(ngx_signal_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL)信号对应)，就重新读取config文件；重新创建并初始化ngx_cycle对象，启动work进程，启动缓冲管理进程，将live设为1，调用ngx_signal_worker_processes()发送ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)信号；

i)   ngx_new_binary为1(表示是新启动的一个进程)，启动work进程，启动缓冲管理进程，然后将ngx_noaccepting设为0；continue；

j)   如果ngx_restart为1(当ngx_noaccepting=1的时候会把ngx_restart设为1，重启worker)，启动work进程，启动缓冲管理进程，live设为1；

k)   如果ngx_reopen为1(ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL)信号对应)，则重新找开log文件，调用ngx_signal_worker_processes()发送ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL)信号；

l)   如果ngx_change_binary为1(ngx_signal_value(NGX_CHANGEBIN_SIGNAL)信号对应)，调用ngx_exec_new_binary()执行新进程；

m)   如果ngx_noaccept为1(ngx_signal_value(NGX_NOACCEPT_SIGNAL)对应)，设ngx_noaccepting为1，调用ngx_signal_worker_processes()发送ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL)信号。