Nginx服務(wù)器啟動(dòng)后划提，產(chǎn)生一個(gè)主進(jìn)程（master process）绳慎，主進(jìn)程執(zhí)行一系列工作后產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)工作進(jìn)程（worker processes）纵竖。主進(jìn)程主要進(jìn)行Nginx配置文件解析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化杏愤、模塊配置和注冊(cè)靡砌、信號(hào)處理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)生成珊楼、工作進(jìn)程生成和管理等工作通殃；工作進(jìn)程主要進(jìn)行進(jìn)程初始化、模塊調(diào)用和請(qǐng)求處理等工作厕宗，是Nginx服務(wù)器提供服務(wù)的主體画舌。
在客戶端請(qǐng)求動(dòng)態(tài)站點(diǎn)的過(guò)程中眠冈，Nginx服務(wù)器還涉及和后端服務(wù)器的通信迹冤。Nginx服務(wù)器將接收到的Web請(qǐng)求通過(guò)代理轉(zhuǎn)發(fā)到后端服務(wù)器，由后端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和頁(yè)面組織柔滔，然后將結(jié)果返回佑惠。
另外朋腋，Nginx服務(wù)器為了提高對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)效率，進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)壓力膜楷，采用了緩存機(jī)制旭咽，將歷史應(yīng)答數(shù)據(jù)緩存到本地。在每次Nginx服務(wù)器啟動(dòng)后的一段時(shí)間內(nèi)赌厅，會(huì)啟動(dòng)專(zhuān)門(mén)的進(jìn)程對(duì)本地緩存的內(nèi)容重建索引穷绵，保證對(duì)緩存文件的快速訪問(wèn)。
根據(jù)上面的分析特愿，我們可以將Nginx服務(wù)器的結(jié)構(gòu)大致分為主進(jìn)程仲墨、工作進(jìn)程勾缭、后端服務(wù)器和緩存等部分
在該示意圖中，有幾個(gè)方面的內(nèi)容我們需要重點(diǎn)闡述目养，包括Nginx服務(wù)器的進(jìn)程漫拭、進(jìn)程交互和Run-Loop事件處理循環(huán)機(jī)制等。
Nginx服務(wù)器的進(jìn)程
到目前為止混稽，我們一共提到Nginx服務(wù)器的三大類(lèi)進(jìn)程：一類(lèi)是主進(jìn)程，另一類(lèi)是由主進(jìn)程生成的工作進(jìn)程审胚，還有剛才提到的用于為緩存文件建立索引的進(jìn)程匈勋。
主進(jìn)程（Master Process）
Nginx服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行的主要進(jìn)程。它的主要功能是與外界通信和對(duì)內(nèi)部其他進(jìn)程進(jìn)行管理膳叨，具體來(lái)說(shuō)有以下幾點(diǎn)：
- 讀取Nginx配置文件并驗(yàn)證其有效性和正確性洽洁。
- 建立、綁定和關(guān)閉Socket菲嘴。
- 按照配置生成饿自、管理和結(jié)束工作進(jìn)程。
- 接收外界指令龄坪，比如重啟昭雌、升級(jí)及退出服務(wù)器等指令。
- 不中斷服務(wù)健田，實(shí)現(xiàn)平滑重啟烛卧，應(yīng)用新配置。
- 不中斷服務(wù)妓局，實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)总放，升級(jí)失敗進(jìn)行回滾處理。
- 開(kāi)啟日志文件好爬，獲取文件描述符局雄。
- 編譯和處理Perl腳本。
工作進(jìn)程（Worker Process）
由主進(jìn)程生成存炮，生成數(shù)量可以通過(guò)Nginx配置文件指定炬搭，正常情況下生存于主進(jìn)程的整個(gè)生命周期。該進(jìn)程的主要工作有以下幾項(xiàng)：
- 接收客戶端請(qǐng)求僵蛛。
- 將請(qǐng)求依次送入各個(gè)功能模塊進(jìn)行過(guò)濾處理尚蝌。
- IO調(diào)用，獲取響應(yīng)數(shù)據(jù)充尉。
- 與后端服務(wù)器通信飘言，接收后端服務(wù)器處理結(jié)果。
- 數(shù)據(jù)緩存驼侠，訪問(wèn)緩存索引姿鸿、查詢和調(diào)用緩存數(shù)據(jù)谆吴。
- 發(fā)送請(qǐng)求結(jié)果，響應(yīng)客戶端請(qǐng)求苛预。
- 接收主程序指令句狼，比如重啟、升級(jí)和退出等指令热某。
工作進(jìn)程完成的工作還有很多腻菇，我們?cè)谶@里列出了主要的幾項(xiàng)。從這些工作中可以看到昔馋，該進(jìn)程是Nginx服務(wù)器提供Web服務(wù)筹吐、處理客戶端請(qǐng)求的主要進(jìn)程，完成了Nginx服務(wù)器的主體工作秘遏。因此丘薛，在實(shí)際使用中，作為服務(wù)器管理者邦危，我們應(yīng)該重點(diǎn)監(jiān)視工作進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)洋侨，保證Nginx服務(wù)器對(duì)外提供穩(wěn)定的Web服務(wù)。
緩存索引重建及管理進(jìn)程（Cache Loader & Cache Manager）
上圖中的Cache模塊倦蚪，主要由緩存索引重建（Cache Loader）和緩存索引管理（Cache Manager）兩類(lèi)進(jìn)程完成工作希坚。緩存索引重建進(jìn)程是在Nginx服務(wù)啟動(dòng)一段時(shí)間之后（默認(rèn)是1分鐘）由主進(jìn)程生成，在緩存元數(shù)據(jù)重建完成后就自動(dòng)退出陵且；緩存索引管理進(jìn)程一般存在于主進(jìn)程的整個(gè)生命周期吏够，負(fù)責(zé)對(duì)緩存索引進(jìn)行管理。
緩存索引重建進(jìn)程完成的主要工作是滩报，根據(jù)本地磁盤(pán)上的緩存文件在內(nèi)存中建立索引元數(shù)據(jù)庫(kù)锅知。該進(jìn)程啟動(dòng)后，對(duì)本地磁盤(pán)上存放緩存文件的目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描脓钾，檢查內(nèi)存中已有的緩存元數(shù)據(jù)是否正確售睹，并更新索引元數(shù)據(jù)庫(kù)。
緩存索引管理進(jìn)程主要負(fù)責(zé)在索引元數(shù)據(jù)更新完成后可训，對(duì)元數(shù)據(jù)是否過(guò)期做出判斷昌妹。
這兩個(gè)進(jìn)程維護(hù)的內(nèi)存索引元數(shù)據(jù)庫(kù)，為工作進(jìn)程對(duì)緩存數(shù)據(jù)的快速查詢提供了便利握截。
進(jìn)程交互
Nginx服務(wù)器在使用Master-Worker模型時(shí)飞崖，會(huì)涉及主進(jìn)程與工作進(jìn)程（Master-Worker）之間的交互和工作進(jìn)程（Worker-Worker）之間的交互。這兩類(lèi)交互都依賴于管道（channel）機(jī)制谨胞，交互的準(zhǔn)備工作都是在工作進(jìn)程生成時(shí)完成的固歪。
Master-Worker交互
工作進(jìn)程是由主進(jìn)程生成的（使用了fork函數(shù)，具體的源碼實(shí)現(xiàn)我們?cè)诤筮叺南嚓P(guān)章節(jié)中完整解析）。Nginx服務(wù)器啟動(dòng)以后牢裳，主進(jìn)程根據(jù)配置文件決定生成的工作進(jìn)程的數(shù)量逢防，然后建立一張全局的工作進(jìn)程表用于存放當(dāng)前未退出的所有工作進(jìn)程。
在主進(jìn)程生成工作進(jìn)程后蒲讯，將新生成的工作進(jìn)程加入到工作進(jìn)程表中忘朝，并建立一個(gè)單向管道并將其傳遞給該工作進(jìn)程。該管道與普通的管道不同判帮，它是由主進(jìn)程指向工作進(jìn)程的單向管道局嘁，包含了主進(jìn)程向工作進(jìn)程發(fā)出的指令、工作進(jìn)程ID晦墙、工作進(jìn)程在工作進(jìn)程表中的索引和必要的文件描述符等信息导狡。
主進(jìn)程與外界通過(guò)信號(hào)機(jī)制進(jìn)行通信，當(dāng)接收到需要處理的信號(hào)時(shí)偎痛，它通過(guò)管道向相關(guān)的工作進(jìn)程發(fā)送正確的指令。每個(gè)工作進(jìn)程都有能力捕獲管道中可讀事件独郎，當(dāng)管道中有可讀事件時(shí)踩麦，工作進(jìn)程從管道讀取并解析指令，然后采取相應(yīng)的措施氓癌。這樣就完成了Master-Worker的交互谓谦。
Worker-Worker交互
Worker-Worker交互在實(shí)現(xiàn)原理上和Master-Worker交互基本是一樣的。只要工作進(jìn)程之間能夠得到彼此的信息贪婉，建立管道反粥，即可通信。由于工作進(jìn)程之間是相互隔離的疲迂，因此一個(gè)進(jìn)程要想知道另一個(gè)進(jìn)程的信息才顿，只能通過(guò)主進(jìn)程來(lái)設(shè)置了。
為了達(dá)到工作進(jìn)程之間交互的目的尤蒿，主進(jìn)程在生成工作進(jìn)程后郑气，在工作進(jìn)程表中進(jìn)行遍歷，將該新進(jìn)程的ID以及針對(duì)該進(jìn)程建立的管道句柄傳遞給工作進(jìn)程表中的其他進(jìn)程腰池，為工作進(jìn)程之間的交互做準(zhǔn)備尾组。每個(gè)工作進(jìn)程捕獲管道中可讀事件，根據(jù)指令采取響應(yīng)的措施示弓。
當(dāng)工作進(jìn)程W1需要向W2發(fā)送指令時(shí)讳侨，首先在主進(jìn)程給它的其他工作進(jìn)程信息中找到W2的進(jìn)程ID，然后將正確的指令寫(xiě)入指向W2的通道奏属。工作進(jìn)程W2捕獲到管道中的事件后跨跨，解析指令并采取相應(yīng)措施。這樣就完成了Worker-Worker交互囱皿。
Run Loops事件處理循環(huán)模型
Run Loops歹叮，指的是進(jìn)程內(nèi)部用來(lái)不停地調(diào)配工作跑杭，對(duì)事件進(jìn)行循環(huán)處理的一種模型。它屬于進(jìn)程或者線程的基礎(chǔ)架構(gòu)部分咆耿。該模型對(duì)事件的處理不是自動(dòng)的德谅，需要在設(shè)計(jì)代碼過(guò)程中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候啟動(dòng)Run-Loop機(jī)制對(duì)輸入的事件作出響應(yīng)萨螺。
該模型是一個(gè)集合窄做，集合中的每一個(gè)元素稱為一個(gè)Run-Loop。每個(gè)Run-Loop可運(yùn)行在不同的模式下慰技，其中可以包含它所監(jiān)聽(tīng)的輸入事件源椭盏、定時(shí)器以及在事件發(fā)生時(shí)需要通知的Run-Loop監(jiān)聽(tīng)器（Run-Loop Observers）。為了監(jiān)聽(tīng)特定的事件吻商，可以在Run Loops中添加相應(yīng)的Run-Loop監(jiān)聽(tīng)器掏颊。當(dāng)被監(jiān)聽(tīng)的事件發(fā)生時(shí)，Run-Loop會(huì)產(chǎn)生一個(gè)消息艾帐，被Run-Loop監(jiān)聽(tīng)器捕獲乌叶，從而執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作。
Nginx服務(wù)器在工作進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)了Run-Loop事件處理循環(huán)模型的使用柒爸，用來(lái)處理客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求事件准浴。該部分的實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是Nginx服務(wù)器程序?qū)崿F(xiàn)中最為復(fù)雜的部分，包含了對(duì)輸入事件繁雜的響應(yīng)和處理過(guò)程捎稚，并且這些處理過(guò)程都是基于異步任務(wù)處理的乐横。
通過(guò)學(xué)習(xí)Nginx服務(wù)器的整體架構(gòu)，我們對(duì)Nginx服務(wù)器各個(gè)模塊的作用和聯(lián)系有了比較清晰的認(rèn)識(shí)今野∑瞎可以看到，Nginx服務(wù)器提供了異步的条霜、非阻塞的Web服務(wù)匾南，系統(tǒng)中的模塊各司其職，彼此之間通常使用網(wǎng)絡(luò)蛔外、管道和信號(hào)等機(jī)制進(jìn)行通信蛆楞，從而保持了松耦合的關(guān)系。工作進(jìn)程中事件處理機(jī)制的使用夹厌，在很大程度上降低了在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載繁重的情況下Nginx服務(wù)器對(duì)內(nèi)存豹爹、磁盤(pán)的壓力，同時(shí)保證了對(duì)客戶端請(qǐng)求的及時(shí)響應(yīng)矛纹。
這里需要提及的一點(diǎn)是臂聋，當(dāng)磁盤(pán)沒(méi)有足夠的性能處理大量IO調(diào)用時(shí)，工作進(jìn)程仍然可能因?yàn)榇疟P(pán)讀寫(xiě)調(diào)用而阻塞，進(jìn)而導(dǎo)致客戶端請(qǐng)求超時(shí)失敗等問(wèn)題孩等。目前可以通過(guò)多種方法來(lái)降低對(duì)磁盤(pán)IO的調(diào)用艾君，比如引入異步輸入/輸出（Asynchronous Input/Output，AIO）機(jī)制等肄方，但這些處理辦法沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題冰垄。為了盡量避免產(chǎn)生這種問(wèn)題，大家在實(shí)際部署Nginx服務(wù)器時(shí)权她，應(yīng)當(dāng)對(duì)其運(yùn)行環(huán)境有一個(gè)基本的了解虹茶，針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載環(huán)境選擇相匹配的硬件環(huán)境，并對(duì)Nginx服務(wù)器進(jìn)行合理的配置隅要。
