nginx 源码学习笔记（十七）—— ngx_worker_process_cycle子进程执行

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上一节主要讲解主进程如何开启子进程，并且讲解了主进程做的一些操作，这一节主要学习子进程处理函数ngx_worker_process_cycle

src/os/unix/ngx_process_cycle.c

static void
ngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data)
{
    ngx_uint_t         i;
    ngx_connection_t  *c;
    
    //在master中，ngx_process被设置为NGX_PROCESS_MASTER
    ngx_process = NGX_PROCESS_WORKER;
    
    //初始化
    ngx_worker_process_init(cycle, 1);

    ngx_setproctitle("worker process");

#if (NGX_THREADS)
    //暂不讲解线程代码
#endif

    for ( ;; ) {
        //如果进程退出,关闭所有连接
        if (ngx_exiting) {

            c = cycle->connections;

            for (i = 0; i < cycle->connection_n; i++) {

                /* THREAD: lock */

                if (c[i].fd != -1 && c[i].idle) {
                    c[i].close = 1;
                    c[i].read->handler(c[i].read);
                }
            }

            if (ngx_event_timer_rbtree.root == ngx_event_timer_rbtree.sentinel)
            {
                ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "exiting");

                ngx_worker_process_exit(cycle);
            }
        }

        ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "worker cycle");
        
        //处理时间和计时
        ngx_process_events_and_timers(cycle);
        
        //收到NGX_CMD_TERMINATE命令
        if (ngx_terminate) {
            ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "exiting");
            
            //清理后进程退出，会调用所有模块的钩子exit_process
            ngx_worker_process_exit(cycle);
        }
        
        //收到NGX_CMD_QUIT命令
        if (ngx_quit) {
            ngx_quit = 0;
            ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0,
                          "gracefully shutting down");
            ngx_setproctitle("worker process is shutting down");
            //如果进程没有"正在退出"
            if (!ngx_exiting) {
                //关闭监听socket，设置退出正在状态
                ngx_close_listening_sockets(cycle);
                ngx_exiting = 1;
            }
        }
        //收到NGX_CMD_REOPEN命令，重新打开log
        if (ngx_reopen) {
            ngx_reopen = 0;
            ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reopening logs");
            ngx_reopen_files(cycle, -1);
        }
    }
}

下面来看一下子进程的初始化操作：

1.全局性的设置，根据全局的配置信息设置执行环境、优先级、限制、setgid、setuid、信号初始化等；

2.调用所有模块的钩子init_process；

src/os/unix/ngx_process_cycle.c

for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {
    if (ngx_modules[i]->init_process) {
        if (ngx_modules[i]->init_process(cycle) == NGX_ERROR) {
            /* fatal */
            exit(2);
        }
    }
}

3.关闭不使用的socket，关闭当前worker的channel[0]句柄和其他worker的channel[1]句柄，当前worker会使用其他worker的channel[0]句柄发送消息，使用当前worker的channel[1]句柄监听可读事件：

src/os/unix/ngx_process_cycle.c

for (n = 0; n < ngx_last_process; n++) {
    //遍历所有的worker进程
    if (ngx_processes[n].pid == -1) {
        continue;
    }
    if (n == ngx_process_slot) {
        如果是自己
        continue;
    }

    if (ngx_processes[n].channel[1] == -1) {
        continue;
    }
    //关闭所有其他worker进程channel[1]句柄(用于监听)
    if (close(ngx_processes[n].channel[1]) == -1) {
        ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
                      "close() channel failed");
    }
}
//关闭自己的channel[0]句柄(用于发送信息)
if (close(ngx_processes[ngx_process_slot].channel[0]) == -1) {
    ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
                  "close() channel failed");
}
//这也就是为什么，用其他worker的channel[0]句柄发消息
//用当前的worker的channel[1]句柄监听可读时间

4.在当前worker的channel[1]句柄监听可读事件：

if (ngx_add_channel_event(cycle, ngx_channel, NGX_READ_EVENT,
                          ngx_channel_handler)
    == NGX_ERROR)
{
    /* fatal */
    exit(2);
}

ngx_add_channel_event把句柄ngx_channel(当前worker的channel[1])上建立的连接的可读事件加入事件监控队列，事件处理函数为ngx_channel_hanlder(ngx_event_t *ev)。当有可读事件的时候，ngx_channel_handler负责处理消息，具体代码可以查看src/os/unix/ngx_channel.c,过程如下：

src/os/unix/ngx_process_cycle.c

static void
ngx_channel_handler(ngx_event_t *ev)
{
    ngx_int_t          n;
    ngx_channel_t      ch;
    ngx_connection_t  *c;

    if (ev->timedout) {
        ev->timedout = 0;
        return;
    }

    c = ev->data;

    ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, "channel handler");

    for ( ;; ) {
        //从channel[1]中读取消息
        n = ngx_read_channel(c->fd, &ch, sizeof(ngx_channel_t), ev->log);

        ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0, "channel: %i", n);

        if (n == NGX_ERROR) {

            if (ngx_event_flags & NGX_USE_EPOLL_EVENT) {
                ngx_del_conn(c, 0);
            }

            ngx_close_connection(c);
            return;
        }

        if (ngx_event_flags & NGX_USE_EVENTPORT_EVENT) {
            if (ngx_add_event(ev, NGX_READ_EVENT, 0) == NGX_ERROR) {
                return;
            }
        }

        if (n == NGX_AGAIN) {
            return;
        }

        ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0,
                       "channel command: %d", ch.command);
        //处理消息命令
        switch (ch.command) {

        case NGX_CMD_QUIT:
            ngx_quit = 1;
            break;

        case NGX_CMD_TERMINATE:
            ngx_terminate = 1;
            break;

        case NGX_CMD_REOPEN:
            ngx_reopen = 1;
            break;

        case NGX_CMD_OPEN_CHANNEL:

            ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0,
                           "get channel s:%i pid:%P fd:%d",
                           ch.slot, ch.pid, ch.fd);

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

        case NGX_CMD_CLOSE_CHANNEL:

            ngx_log_debug4(NGX_LOG_DEBUG_CORE, ev->log, 0,
                           "close channel s:%i pid:%P our:%P fd:%d",
                           ch.slot, ch.pid, ngx_processes[ch.slot].pid,
                           ngx_processes[ch.slot].channel[0]);

            if (close(ngx_processes[ch.slot].channel[0]) == -1) {
                ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ev->log, ngx_errno,
                              "close() channel failed");
            }

            ngx_processes[ch.slot].channel[0] = -1;
            break;
        }
    }
}

总结：再看总结之前希望给位同学阅读了这一节和上一节的内容和代码：

该总结来自于http://blog.csdn.net/lu_ming/article/details/5151930感谢作者无私奉献

1． ngx_start_worker_processes()函数，这个函数按指定数目n，以ngx_worker_process_cycle()函数为参数调用ngx_spawn_process()创建work进程并初始化相关资源和属性；执行子进程的执行函数ngx_worker_process_cycle；向之前已经创建的所有worker广播当前创建的worker进程的信息；每个进程打开一个通道(ngx_pass_open_channel())。
ngx_start_worker_processes()函数的主要逻辑如下：

a) 首先要说明的是参数respawn有两种含义：type 即创建新进程式的方式，如NGX_PROCESS_RESPAWN, NGX_PROCESS_JUST_RESPAWN…,是负值；另一种表示进程信息表的下标，此时是非负；
b) 查找ngx_processes[]进程信息表中一个空项；
c) 若不是分离的子进程(respawn != NGX_PROCESS_DETACHED)，
i) 创建一对已经连接的无名socket；
ii) 设置socket(channel[0]和channel[1]))为非阻塞模式；
iii) 开启channel[0]的消息驱动IO；
iv) 设置channel[0]的属主，控制channel[0]的SIGIO信号只发给这个进程；
v) 设置channel[0]和channel[1]的FD_CLOEXEC属性(进程执行了exec后关闭socket)；
vi) 取得用于监听可读事件的socket(即ngx_channel = ngx_processes[s].channel[1];)；
d) 分离的子进程时，ngx_processes[s].channel[0] = -1;
ngx_processes[s].channel[1] = -1;
e) 设置当前子进程的进程表项索引；ngx_process_slot = s;
f) 创建子进程；
g) 子进程式中，设置当前子进程的进程id，运行执行函数；
h) respawn >= 0时，直接返回pid;
i) 设置其他的进程表项字段；
ngx_processes[s].proc = proc;
ngx_processes[s].data = data;
ngx_processes[s].name = name;
ngx_processes[s].exiting = 0;
j) 根据respawn表示的类型，按不同方式设置表项。

创建socketpair用于进程间通信，master进程为每个worker创建一对socket， master进程空间打开所有socketpair的channel[0]，channel[1]两端句柄。当创建一个worker的时候，这个worker会继承master当前已经创建并打开的所有socketpair，这个worker初始化的时候（调用ngx_worker_process_init）会关闭掉本进程对应socketpair的channel[0]和其他worker对应的channel[1]，保持打开本进程对应socketpair的channel[1]和其他worker对应的channel[0]，并监听本进程对应socketpair的channel[1]的可读事件。这样，每个worker就拥有了其他worker的channel[0]，可以sendmsg(channel[0], ...)向其他worker发送消息。

先于当前worker创建的worker通过继承得到了其channel[0],但是之后创建的进程的channel[0]该如何获得呢，答案在上面（ngx_start_worker_processes) master在创建并启动完成一个worker之后，会调用ngx_pass_open_channel 把这个worker的channel[0]和进程id、在进程表中的偏移slot广播(ngx_write_channel())给所有其他已经创建的worker，这样，创建完所有进程之后，每个worker就获得了所有其他worker的channel[0]了。

ngx_worker_process_cycle()函数是每个进程的实际工作内容。这个函数中首先调用ngx_create_thread()初始化各线程。我们知道每个线程都有一个启动处理函数，nginx的线程处理函数为ngx_worker_thread_cycle()，内部过程中最重要的是对ngx_event_thread_process_posted()函数的调用，用于实际处理每一次请求。

初始化线程结束后，首先调用ngx_process_events_and_timers()函数，该函数继续调用ngx_process_events接口监听事件，一般情况下对应的函数是ngx_epoll_process_events()，如果使用的是其它种类的IO模型，则应该实现相应的实际函数。这个接口负责把事件投递到ngx_posted_events事件队列里，并在 ngx_event_thread_process_posted()函数中进行处理。

2． ngx_start_cache_manager_processes()函数，这个函数在ngx_cycle全局对象的path数组中，检查是否有manager和loader函数。有manage函数，创建缓冲管理进程，打开相应的通道，负责管理工作；有loader函数，创建缓冲管理进程，打开相应通道，负责载入工作。

3． ngx_pass_open_channel()函数，这个函数在全局的ngx_processes数组中所有pid不为-1，channel[0]不为-1的进程打开通道。也就是为创建的每个work进程打开一个通道，发送消息(ngx_write_channel())给工作进程。

4． ngx_signal_worker_processes()函数，这个函数主要是向各个work进程发送一个信号。如果是ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL)信号，设ngx_processes中的标志exiting为1。

5． ngx_reap_children()函数，这个函数清理要退出的进程。ngx_processes数组中每个项保存对应一个进程的信号，有pid，status，channel等。如果有子进程还没有退出exiting或! detached，则live设为1。

ngx_master_process_exit()函数，这个函数删除pid文件，接着调用模块中的exit_master钩子函数，销毁内存池。

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