nginx 事件驱动模型

忘是亡心i 2022-06-16 00:51 249阅读 0赞

文章目录

1、概述
    2、nginx 高并发能力的原因
    3、nginx 事件驱动模块代码介绍

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1、概述

本贴讲述 nginx 事件驱动模型工作原理及工作流程介绍。

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2、nginx 高并发能力的原因

首先，为什么 nginx 可以采用异步非阻塞的方式来处理呢，或者异步非阻塞到底是怎么回事呢？我们先回到原点，看看一个请求的完整过程。首先，请求过来，要建立连接，然后再接收数据，接收数据后，再发送数据。具体到系统底层，就是读写事件，而当读写事件没有准备好时，必然不可操作，如果不用非阻塞的方式来调用，那就得阻塞调用了，事件没有准备好，那就只能等了，等事件准备好了，你再继续吧。阻塞调用会进入内核等待， cpu 就会让出去给别人用了，对单线程的 worker 来说，显然不合适，当网络事件越多时，大家都在等待呢，cpu 空闲下来没人用，cpu 利用率自然上不去了，更别谈高并发了。好吧，你说加进程数，这跟 apache 的线程模型有什么区别，注意，别增加无谓的上下文切换。所以，在 nginx 里面，最忌讳阻塞的系统调用了。不要阻塞，那就非阻塞喽。非阻塞就是，事件没有准备好，马上返回 EAGAIN，告诉你，事件还没准备好呢，你慌什么，过会再来吧。好吧，你过一会，再来检查一下事件，直到事件准备好了为止，在这期间，你就可以先去做其它事情，然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了，但你得不时地过来检查一下事件的状态，你可以做更多的事情了，但带来的开销也是不小的。所以，才会有了异步非阻塞的事件处理机制，具体到系统调用就是像 select/poll/epoll/kqueue 这样的系统调用。它们提供了一种机制，让你可以同时监控多个事件，调用他们是阻塞的，但可以设置超时时间，在超时时间之内，如果有事件准备好了，就返回。这种机制正好解决了我们上面的两个问题，拿 epoll 为例(在后面的例子中，我们多以 epoll 为例子，以代表这一类函数)，当事件没准备好时，放到 epoll 里面，事件准备好了，我们就去读写，当读写返回 EAGAIN 时，我们将它再次加入到 epoll 里面。这样，只要有事件准备好了，我们就去处理它，只有当所有事件都没准备好时，才在 epoll 里面等着。这样，我们就可以并发处理大量的并发了，当然，这里的并发请求，是指未处理完的请求，线程只有一个，所以同时能处理的请求当然只有一个了，只是在请求间进行不断地切换而已，切换也是因为异步事件未准备好，而主动让出的。这里的切换是没有任何代价，你可以理解为循环处理多个准备好的事件，事实上就是这样的。与多线程相比，这种事件处理方式是有很大的优势的，不需要创建线程，每个请求占用的内存也很少，没有上下文切换，事件处理非常的轻量级。并发数再多也不会导致无谓的资源浪费（上下文切换）。更多的并发数，只是会占用更多的内存而已。 我之前有对连接数进行过测试，在 24G 内存的机器上，处理的并发请求数达到过 200 万。现在的网络服务器基本都采用这种方式，这也是 nginx 性能高效的主要原因。下图是 nginx 时间驱动模型的示意图：

![这里写图片描述][SouthEast]

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3、nginx 时间驱动模块代码介绍

（1）模块代码
    nginx-1.9.12/src/event/modules/ngx_epoll_module.c。
    （2）workprocess 进程调用事件驱动接口流程介绍
    nginx-1.9.12/src/os/unix/ngx_process_cycle.c:358 -- ngx_process_events_and_timers(cycle)，事件等待及处理函数调用；
    nginx-1.9.12/src/event/ngx_event.c:194 -- ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle)；事件等待及处理函数；
    nginx-1.9.12/src/event/ngx_event.h:400 -- #define ngx_process_events   ngx_event_actions.process_events，ngx_event_actions.process_events 对应 work_process 执行业务的入口，为结构体指针，其赋值在:
    nginx-1.9.12/src/event/modules/ngx_epoll_module.c:359 -- ngx_event_actions = ngx_epoll_module_ctx.actions；
    其最终执行的接口为：
    nginx-1.9.12/src/event/modules/ngx_epoll_module.c:701:ngx_epoll_process_events(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags)；
    nginx-1.9.12/src/event/modules/ngx_epoll_module.c:822 -- rev->handler(rev)；执行读事件，该事件注册位置见下段。
    注意：其中的 ngx_epoll_add_event 等接口对应不同的事件功能操作。
    （3）workprocess 进程触发 http 请求的事件注册代码
    nginx-1.9.12/src/http/ngx_http.c:1766:    ls->handler = ngx_http_init_connection，通过该行代码注册事件，然后在 nginx-1.9.12/src/event/modules/ngx_epoll_module.c:822 -- rev->handler(rev)；触发时进入 http 业务处理流程。

[SouthEast]: /images/20220616/e2ffbcb232eb45358fa582370ed0b973.png