Nginx源碼初探之基礎架構 -進程之間的通信

Nginx進程之間的通信機制介紹
       進程之間的通信方式如共享內存，套接字、管道、消息隊列、信號等。Nginx框架選擇了三種方式：共享內存、套接字、信號來訪問共享資源。同時Nginx使用了原子操作、信號量、文件鎖來實現各個進程直降安全有序的訪問資源。
1.共享內存
       共享內存是Linux下提供的最基本的進程間的通信方式，他通過mmap或者shmget系統調用內存中創建了一塊連續的線性地址空間，通過munmap或者shmdt系統釋放內存。Nginx系統封裝了ngx_shmtx_t結構體， 用於描述一塊共享內存。

1.1數據結構

typedef struct {
    ngx_atomic_t   lock;
#if (NGX_HAVE_POSIX_SEM)
    ngx_atomic_t   wait;
#endif
} ngx_shmtx_sh_t;


typedef struct {
#if (NGX_HAVE_ATOMIC_OPS)/*宏定義採用原子鎖控制共享內存*/
    ngx_atomic_t  *lock;
#if (NGX_HAVE_POSIX_SEM)/*宏定義採用信號量控制內存共享*/
    ngx_atomic_t  *wait;
    ngx_uint_t     semaphore;/*等於1，表示成功初始化信號量了*/
    sem_t          sem;/*信號量，決定內存是否在進程間共享*/
#endif
#else
    ngx_fd_t       fd;/*文件鎖控制共享內存*/
    u_char        *name;
#endif
    ngx_uint_t     spin;
} ngx_shmtx_t;

1.2.創建共享內存

ngx_int_t
ngx_shmtx_create(ngx_shmtx_t *mtx, ngx_shmtx_sh_t *addr, u_char *name)
{
    mtx->lock = &addr->lock;

    if (mtx->spin == (ngx_uint_t) -1) {
        return NGX_OK;
    }

    mtx->spin = 2048;

#if (NGX_HAVE_POSIX_SEM)

    mtx->wait = &addr->wait;

    if (sem_init(&mtx->sem, 1, 0) == -1) {
        ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ngx_cycle->log, ngx_errno,
                      "sem_init() failed");
    } else {
        mtx->semaphore = 1;
    }

#endif

    return NGX_OK;
}

2.Nginx頻道
ngx_channel_t頻道使用套接字實現（socketpair 方法），它用於創建父子進程間使用的套接字，是Nginx master進程和worker進程之間通信的工具。
2.1 chanel結構體

typedef struct {
    ngx_uint_t  command;/*TCP 消息中的命令*/
    ngx_pid_t   pid;/*進程ID，一般是發送命令方的進程*/
    ngx_int_t   slot;/*在ngx_process進程間的序號*/
    ngx_fd_t    fd;/*通信套接字的句柄*/
} ngx_channel_t;

2.socketpair方法介紹
Nginx工作時master進程會fork出n個worker進程（具有相同的工作邏輯和功能）。父進程複雜監聽信號，通過 socket pair把信號傳遞給子進程（子進程之間一般不通信）。
3.信號
信號是一種非常短的消息，用於進程之間傳遞消息。Nginx通過定義ngx_signal_t結構體用於描述接收到信號時的行爲。

typedef struct {
    int     signo;/*需要處理的信號*/
    char   *signame;/*信號對應的字符串名稱*/
    char   *name;/*這個信號對應着的 Nginx 命令*/
    void  (*handler)(int signo, siginfo_t *siginfo, void *ucontext);/*收到 signo 信號後就會回調 handler 方法*/
}ngx_signal_t;