nginx 父子进程通信 channel


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        nginx 中利用socketpair()函数,创建一对相互连接的socket,实现父子进程的通信。 下面分析下整个过程:

 

一  创建

       在子进程创建之前,需要创建这样一对连接:  ngx_spawn_process函数(ngx_process.c中)

[cpp] view plain copy
  1. //创建一对匿名的已经连接的套接字  
  2. if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, ngx_processes[s].channel) == -1)  
  3. {  
  4.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  5.                   "socketpair() failed while spawning /"%s/"", name);  
  6.     return NGX_INVALID_PID;  
  7. }  
  8. ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_CORE, cycle->log, 0,  
  9.                "channel %d:%d",  
  10.                ngx_processes[s].channel[0],  
  11.                ngx_processes[s].channel[1]);  
  12. //设置成非阻塞模式  
  13. if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[0]) == -1) {  
  14.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  15.                   ngx_nonblocking_n " failed while spawning /"%s/"",  
  16.                   name);  
  17.     ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);  
  18.     return NGX_INVALID_PID;  
  19. }  
  20. //设置成非阻塞模式  
  21. if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[1]) == -1) {  
  22.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  23.                   ngx_nonblocking_n " failed while spawning /"%s/"",  
  24.                   name);  
  25.     ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);  
  26.     return NGX_INVALID_PID;  
  27. }  
  28. //打开异步模式  
  29. on = 1;  
  30. if (ioctl(ngx_processes[s].channel[0], FIOASYNC, &on) == -1) {  
  31.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  32.                   "ioctl(FIOASYNC) failed while spawning /"%s/"", name);  
  33.     ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);  
  34.     return NGX_INVALID_PID;  
  35. }  
  36. if (fcntl(ngx_processes[s].channel[0], F_SETOWN, ngx_pid) == -1) {  
  37.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  38.                   "fcntl(F_SETOWN) failed while spawning /"%s/"", name);  
  39.     ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);  
  40.     return NGX_INVALID_PID;  
  41. }  
  42. if (fcntl(ngx_processes[s].channel[0], F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) {  
  43.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  44.                   "fcntl(FD_CLOEXEC) failed while spawning /"%s/"",  
  45.                    name);  
  46.     ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);  
  47.     return NGX_INVALID_PID;  
  48. }  
  49. if (fcntl(ngx_processes[s].channel[1], F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) {  
  50.     ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  51.                   "fcntl(FD_CLOEXEC) failed while spawning /"%s/"",  
  52.                    name);  
  53.     ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);  
  54.     return NGX_INVALID_PID;  
  55. }  
  56. //设置即将创建子进程的channel ,这个在后面会用到  
  57. ngx_channel = ngx_processes[s].channel[1];  

 

二 创建子进程

     接着会通过fork创建子进程,在子进程中,会调用ngx_worker_process_init 函数(ngx_process_cycle.c)

[cpp] view plain copy
  1.     //关闭所有其它进程对应的 channel[1] 和 自己的 channel[0]  
  2.     for (n = 0; n < ngx_last_process; n++) {  
  3.         if (ngx_processes[n].pid == -1) {  
  4.             continue;  
  5.         }  
  6.         if (n == ngx_process_slot) {  
  7.             continue;  
  8.         }  
  9.         if (ngx_processes[n].channel[1] == -1) {  
  10.             continue;  
  11.         }  
  12.           
  13.         if (close(ngx_processes[n].channel[1]) == -1) {  
  14.             ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  15.                           "close() channel failed");  
  16.         }  
  17.     }  
  18.     if (close(ngx_processes[ngx_process_slot].channel[0]) == -1) {  
  19.         ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,  
  20.                       "close() channel failed");  
  21.     }  
  22. #if 0  
  23.     ngx_last_process = 0;  
  24. #endif  
  25.     //调用epoll add 把ngx_chanel 加入epoll 中  
  26.     if (ngx_add_channel_event(cycle, ngx_channel, NGX_READ_EVENT,  
  27.                               ngx_channel_handler)  
  28.         == NGX_ERROR)  
  29.     {  
  30.         /* fatal */  
  31.         exit(2);  
  32.     }  

 

channel[0] 是用来发送信息的,channel[1]是用来接收信息的。那么对自己而言,它需要向其他进程发送信息,需要保留其它进程的channel[0], 关闭channel[1]; 对自己而言,则需要关闭channel[0]。 最后把ngx_channel放到epoll中,从第一部分中的介绍我们可以知道,这个ngx_channel实际就是自己的 channel[1]。这样有信息进来的时候就可以通知到了。

 

三 实现子进程自己的通信

       子进程创建的时候,父进程的东西都会被子进程继承,所以后面创建的进程能够得到前面进程的channel信息,直接可以和他们通信,那么前面创建的进程如何知道后面的进程信息呢? 很简单,既然前面创建的进程能够接受消息,那么我就发个信息告诉他后面的进程的channel,并把信息保存在channel[0]中,这样就可以相互通信了。

  ngx_pass_open_channel函数中实现(ngx_process_cycle.c)

 

[c-sharp] view plain copy
  1. static void  
  2. ngx_pass_open_channel(ngx_cycle_t *cycle, ngx_channel_t *ch)  
  3. {  
  4.     ngx_int_t  i;  
  5.     //遍历所有的进程  
  6.     for (i = 0; i < ngx_last_process; i++) {  
  7.         //不能是当前channel  
  8.         if (i == ngx_process_slot  
  9.             || ngx_processes[i].pid == -1  
  10.             || ngx_processes[i].channel[0] == -1)  
  11.         {  
  12.             continue;  
  13.         }  
  14.         ngx_log_debug6(NGX_LOG_DEBUG_CORE, cycle->log, 0,  
  15.                       "pass channel s:%d pid:%P fd:%d to s:%i pid:%P fd:%d",  
  16.                       ch->slot, ch->pid, ch->fd,  
  17.                       i, ngx_processes[i].pid,  
  18.                       ngx_processes[i].channel[0]);  
  19.         /* TODO: NGX_AGAIN */  
  20.         //向 每个进程 channel[0]发送信息   
  21.         ngx_write_channel(ngx_processes[i].channel[0],  
  22.                           ch, sizeof(ngx_channel_t), cycle->log);  
  23.     }  
  24. }  

 

我们来看看 ngx_write_channel

 

[c-sharp] view plain copy
  1. ngx_int_t  
  2. ngx_write_channel(ngx_socket_t s, ngx_channel_t *ch, size_t size,  
  3.     ngx_log_t *log)  
  4. {  
  5.     ssize_t             n;  
  6.     ngx_err_t           err;  
  7.     struct iovec        iov[1];  
  8.     struct msghdr       msg;  
  9. #if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)  
  10.     union {  
  11.         struct cmsghdr  cm;  
  12.         char            space[CMSG_SPACE(sizeof(int))];  
  13.     } cmsg;  
  14.     if (ch->fd == -1) {  
  15.         msg.msg_control = NULL;  
  16.         msg.msg_controllen = 0;  
  17.     } else {  
  18.         msg.msg_control = (caddr_t) &cmsg;  
  19.         msg.msg_controllen = sizeof(cmsg);  
  20.         cmsg.cm.cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(int));  
  21.         cmsg.cm.cmsg_level = SOL_SOCKET;  
  22.         cmsg.cm.cmsg_type = SCM_RIGHTS;  
  23.         /* 
  24.          * We have to use ngx_memcpy() instead of simple 
  25.          *   *(int *) CMSG_DATA(&cmsg.cm) = ch->fd; 
  26.          * because some gcc 4.4 with -O2/3/s optimization issues the warning: 
  27.          *   dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules 
  28.          * 
  29.          * Fortunately, gcc with -O1 compiles this ngx_memcpy() 
  30.          * in the same simple assigment as in the code above 
  31.          */  
  32.         //赋值信息到 cmsg.cm   
  33.         ngx_memcpy(CMSG_DATA(&cmsg.cm), &ch->fd, sizeof(int));  
  34.     }  
  35.     msg.msg_flags = 0;  
  36. #else  
  37.     if (ch->fd == -1) {  
  38.         msg.msg_accrights = NULL;  
  39.         msg.msg_accrightslen = 0;  
  40.     } else {  
  41.         msg.msg_accrights = (caddr_t) &ch->fd;  
  42.         msg.msg_accrightslen = sizeof(int);  
  43.     }  
  44. #endif  
  45.     iov[0].iov_base = (char *) ch;  
  46.     iov[0].iov_len = size;  
  47.     msg.msg_name = NULL;  
  48.     msg.msg_namelen = 0;  
  49.     msg.msg_iov = iov;  
  50.     msg.msg_iovlen = 1;  
  51.     n = sendmsg(s, &msg, 0);  
  52.     if (n == -1) {  
  53.         err = ngx_errno;  
  54.         if (err == NGX_EAGAIN) {  
  55.             return NGX_AGAIN;  
  56.         }  
  57.         ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, err, "sendmsg() failed");  
  58.         return NGX_ERROR;  
  59.     }  
  60.     return NGX_OK;  
  61. }  

 

其实就是复制信息,在发送。我们再看看接受到信息的那段如何处理:ngx_chanel_read 函数

[c-sharp] view plain copy
  1. ngx_int_t  
  2. ngx_read_channel(ngx_socket_t s, ngx_channel_t *ch, size_t size, ngx_log_t *log)  
  3. {  
  4.     
  5.     ssize_t             n;  
  6.     ngx_err_t           err;  
  7.     struct iovec        iov[1];  
  8.     struct msghdr       msg;  
  9. #if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)  
  10.     union {  
  11.         struct cmsghdr  cm;  
  12.         char            space[CMSG_SPACE(sizeof(int))];  
  13.     } cmsg;  
  14. #else  
  15.     int                 fd;  
  16. #endif  
  17.     iov[0].iov_base = (char *) ch;  
  18.     iov[0].iov_len = size;  
  19.     msg.msg_name = NULL;  
  20.     msg.msg_namelen = 0;  
  21.     msg.msg_iov = iov;  
  22.     msg.msg_iovlen = 1;  
  23. #if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)  
  24.     msg.msg_control = (caddr_t) &cmsg;  
  25.     msg.msg_controllen = sizeof(cmsg);  
  26. #else  
  27.     msg.msg_accrights = (caddr_t) &fd;  
  28.     msg.msg_accrightslen = sizeof(int);  
  29. #endif  
  30.     //接收消息  
  31.     n = recvmsg(s, &msg, 0);  
  32.     if (n == -1) {  
  33.         err = ngx_errno;  
  34.         if (err == NGX_EAGAIN) {  
  35.             return NGX_AGAIN;  
  36.         }  
  37.         ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, err, "recvmsg() failed");  
  38.         return NGX_ERROR;  
  39.     }  
  40.     if (n == 0) {  
  41.         ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_CORE, log, 0, "recvmsg() returned zero");  
  42.         return NGX_ERROR;  
  43.     }  
  44.     if ((size_t) n < sizeof(ngx_channel_t)) {  
  45.         ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0,  
  46.                       "recvmsg() returned not enough data: %uz", n);  
  47.         return NGX_ERROR;  
  48.     }  
  49. #if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)  
  50.     //  
  51.     if (ch->command == NGX_CMD_OPEN_CHANNEL) {  
  52.         if (cmsg.cm.cmsg_len < (socklen_t) CMSG_LEN(sizeof(int))) {  
  53.             ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0,  
  54.                           "recvmsg() returned too small ancillary data");  
  55.             return NGX_ERROR;  
  56.         }  
  57.         if (cmsg.cm.cmsg_level != SOL_SOCKET || cmsg.cm.cmsg_type != SCM_RIGHTS)  
  58.         {  
  59.             ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0,  
  60.                           "recvmsg() returned invalid ancillary data "  
  61.                           "level %d or type %d",  
  62.                           cmsg.cm.cmsg_level, cmsg.cm.cmsg_type);  
  63.             return NGX_ERROR;  
  64.         }  
  65.         /* ch->fd = *(int *) CMSG_DATA(&cmsg.cm); */  
  66.         //复制 fd  
  67.         ngx_memcpy(&ch->fd, CMSG_DATA(&cmsg.cm), sizeof(int));  
  68.     }  
  69.     if (msg.msg_flags & (MSG_TRUNC|MSG_CTRUNC)) {  
  70.         ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0,  
  71.                       "recvmsg() truncated data");  
  72.     }  
  73. #else  
  74.     if (ch->command == NGX_CMD_OPEN_CHANNEL) {  
  75.         if (msg.msg_accrightslen != sizeof(int)) {  
  76.             ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0,  
  77.                           "recvmsg() returned no ancillary data");  
  78.             return NGX_ERROR;  
  79.         }  
  80.         ch->fd = fd;  
  81.     }  
  82. #endif  
  83.     return n;  
  84. }  

先接受信息,再复制信息,下面就是真正的处理了 ngx_channel_handler函数中(ngx_process_cycle.c)

 


            ngx_processes[ch.slot].pid = ch.pid;
            ngx_processes[ch.slot].channel[0] = ch.fd;

就是在对应的位置上复制pid和fd,下次向往哪个进程发信息的时候,直接发到 ngx_process[目标进程].channel[0]

 

 

四 父进程

     对于父进程而言,他知道所有进程的channel[0], 直接可以向子进程发送命令

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