前言

1. nginx是一個優秀的事件驅動框架，nginx非常適合開發在傳輸層以TCP對外提供服務的服務器程序。基于nginx框架開發程序有5個優勢：

* nginx將網絡、磁盤及定時器等異步事件的驅動都做了非常好的封裝，基于它開發將可以忽略這些事情處理的細節

* nginx封裝了許多平臺無關的接口、容器，適用于跨平臺開發

* 優秀的模塊化設計，使得開發者可以輕易的復用各種已有的模塊，其中既包括基本的讀取配置、記錄日志等模塊，也包括處理請求的諸如http、mail等高級功能模塊

* nginx是作為服務器來設計其框架的，因此，它在服務器進程的管理上相當出色，基于它開發服務器程序可以輕松地實現程序的動態升級，子進程的監控、管理，配置項的動態修改生效等。

* nginx充分考慮到各操作系統所擅長的“絕活”，能夠使用特殊的系統調用更高效地完成任務時，絕不會去使用低效的通用接口。尤其對于Linux操作系統，nginx不遺余力地做了大量優化。

第一部分

nginx能幫我們做什么

第一章?

研究nginx前的準備工作

1. 2012年，nginx榮獲年度云計算開發獎，并成為世界第二大web服務器

1.1 nginx是什么？

1. web服務器的基本功能：基于REST架構風格，以統一資源描述符（uniform resource identifier, URI）或統一資源定位符（uniform resource locator, URL）作為溝通依據，通過http為瀏覽器等客戶端程序提供各種網絡服務。

2. nginx的競爭對手---Apache，Lighttpd， tomcat，jetty, IIS。他們都是web服務器，或者叫做WWW服務器。、

3. nginx是一個跨平臺的web服務器，可運行在Linux，FreeBSD，Solaris，AIX，MacOS，Windows等操作系統上，并且它還可以使用當前操作系統特有的一些高效API來提高自己的性能

1.2 為什么選擇nginx

1. nginx具備以下特點

* 更快

* 高擴展性

* 高可靠性

* 低內存消耗

* 單機支持10萬以上的并發連接

* 熱部署

* 最自由的BSD許可協議

nginx的核心優點還是他能夠在支持高并發請求的同時保持高效的服務

1.3.1 Linux操作系統

1. 系統必須是內核為Linux 2.6 及以上版本的操作系統，因為Linux 2.6及以上內核才支持epoll，而在Linux上使用select或poll來解決事件的多路復用，是無法解決高并發壓力問題的。

2. uname -a 查詢Linux內核版本

1.3.3 磁盤目錄

1. nginx編譯階段產生的中間文件存放目錄

該目錄用于放置configure命令執行后所產生的源文件及目錄，以及make命令執行后生成的目標文件和最終連接成功的二進制文件。默認情況下，configure命令會將該目錄命名為objs

第十四章

進程間的通信機制

1. ?nginx由一個master進程和多個worker進程組成，但master進程或者worker進程中并不會再創建線程（nginx的多線程機制一直停留在測試狀態，雖然不排除未來nginx可能發布支持多線程版本的可能性）

14.1

1. nginx框架使用了3種傳遞消息傳遞方式：共享內存、套接字、信號

2. nginx主要使用了3種同步方式：原子操作、信號量、文件鎖

14.2 共享內存

1. 共享內存是Linux下提供的最基本的進程間通信方法，它通過mmap或者shmget系統調用在內存中創建了一塊連續的線性地址空間，而通過munmap或者shmdt系統調用可以釋放這塊內存

使用共享內存的好處是當多個進程使用同一塊共享內存時，在任何一個進程修改了共享內存中的內容后，其他進程通過訪問這段共享內存都能夠得到修改后的內容

2. nginx各進程間共享數據的主要方式就是使用共享內存，在使用共享內存時，nginx一般是由master進程創建，在master進程fork出worker子進程后，所有的進程開始使用這塊內存中的數據

14.3 原子操作

1. 能夠執行原子操作的原子變量只有整型，包括無符號整型ngx_atomic_uint_t和有符號整型ngx_atomic_t。這兩種類型都使用了volatile關鍵字告訴C編譯器不要做優化。

14.3.1 不支持原子庫下的原子操作

14.3.3 自旋鎖

1. 基于原子操作，nginx實現了一個自旋鎖。

2. 自旋鎖是一種非睡眠鎖，也就是說，某進程如果試圖獲得自旋鎖，當發現鎖已經被其他進程獲得時，那么不會使得當前進程進入睡眠狀態，而是始終保持進程在可執行狀態，每當內核調度到這個進程執行時就持續檢查是否可以獲取到鎖。在拿不到鎖時，這個進程的代碼將會一直在自旋鎖代碼處執行，直到其他進程釋放了鎖且當前進程獲取了鎖后，代碼才會繼續向下執行。

3. 自旋鎖主要是為多處理器操作系統而設置的，它要解決的共享資源保護場景就是進程使用鎖的時間非常短，如果鎖的使用時間很久，自旋鎖會不太合適，那么它會占用大量的CPU資源

4. ngx_spinlock方法是非常高效的自旋鎖，它充分考慮了單處理器和多處理器的系統，對于持有鎖時間非常短的場景很有效率

14.4 nginx頻道

1. ngx_channel_t頻道是nginx master進程與worker進程之間通信的常用工具，它是使用本機套接字實現的。

int socketpair( int d, int type, int portocol, int sv[2]); 創建父子進程間使用的套接字

2. 當socketpair執行成功時，sv[2]這兩個套接字具備下列關系：向sv[0]套接字寫入數據，將可以從sv[1]套接字中讀取到剛寫入的數據；同樣，向sv[1]套接字寫入數據，也可以從sv[0]中讀取到寫入的數據。

通常，在父子進程通信前，會先調用socketpair方法創建這樣一組套接字，在調用fork方法創建出子進程后，將會在父進程中關閉sv[1]套接字，僅使用sv[0]套接字用于向子進程發送數據以及接受子進程發送來的數據；而在子進程中則關閉sv[0]套接字，僅使用sv[1]套接字既可以接受父進程發來的數據，也可以向父進程發送數據

3. master進程如何監控、管理worker子進程？

每次派生一個子進程之前，也就是fork之前，都會先調用socketpair方法，在nginx派生子進程ngx_spawn_process方法中，會首先派生基于TCP的套接字，master正是通過socketpair產生的套接字發送命令的。

14.5 信號

1. Linux提供了以信號傳遞進程間消息的機制，nginx在管理master進程和worker進程時大量使用了信號。

2. 信號和信號量是完全不同的概念，信號量僅用于同步代碼段，而信號則用于傳遞消息。一個進程可以向另外一個進程或者另外一組進程發送信號消息，通知目標進程執行特定的代碼

./nginx -s reload

14.6 信號量

1. 信號量是用來保證兩個或多個代碼段不被并發訪問，是一種保證共享資源有序訪問的工具，使用信號量作為互斥鎖有可能導致進程睡眠，因此，要謹慎使用。

2. int sem_init( sem_t* sem, int pshared, unsigned int value);

初始化信號量，?pshared為0時表示線程間同步，為1時表示進程間同步。

3.?int sem_destroy(sem_t *sem)

銷毀信號量

4.?int sem_post(sem_t *sem);

信號量的值加一

5.?int sem_wait(sem_t * sem);

信號量的值減一

14.7 文件鎖

1. Linux內核提供了基于文件的互斥鎖

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock* lock);

fd 是打開的文件句柄，cmd 表示執行的鎖操作，lock描述了這個鎖的信息。

2. nginx.conf文件中的lock_file配置項指定的文件路徑，就是用于文件互斥鎖的。

3. 對于文件鎖，nginx封裝了3個方法：ngx_trylock_fd實現了非阻塞進程，不會使進程進入睡眠狀態的互斥鎖

ngx_lock_fd 阻塞互斥鎖

ngx_unlock_fd 釋放互斥鎖

14.8 互斥鎖

總結：nginx是一個能夠并發處理幾十萬甚至幾百萬個TCP連接的高性能服務器，因此，在進行進程間通信時，必須充分考慮到不能過分影響正常請求的處理

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解Nginx 模块开发与架构解析-陶辉 读书笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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