热门标签 | HotTags
当前位置:  开发笔记 > 后端 > 正文

详解nginx惊群问题的解决方式

这篇文章主要介绍了详解nginx惊群问题的解决方式,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

对于nginx的惊群问题,我们首先需要理解的是,在nginx启动过程中,master进程会监听配置文件中指定的各个端口,然后master进程就会调用fork()方法创建各个子进程,根据进程的工作原理,子进程是会继承父进程的全部内存数据以及监听的端口的,也就是说worker进程在启动之后也是会监听各个端口的。关于惊群,指的就是当客户端有新建连接的请求到来时,就会触发各个worker进程的连接建立事件,但是只有一个worker进程能够正常处理该事件,而其他的worker进程会发现事件已经失效,从而重新循环进入等待状态。这种由于一个事件而“惊”起了所有worker进程的现象就是惊群问题。很明显,如果所有的worker进程都被触发了,那么这将消耗大量的资源,本文则主要讲解nginx是如何处理惊群问题的。

1. 解决方式

在前面的文章中,我们讲到,每个worker进程被创建的时候,都会调用ngx_worker_process_init()方法初始化当前worker进程,这个过程中有一个非常重要的步骤,即每个worker进程都会调用epoll_create()方法为自己创建一个独有的epoll句柄。对于每一个需要监听的端口,都有一个文件描述符与之对应,而worker进程只有将该文件描述符通过epoll_ctl()方法添加到当前进程的epoll句柄中,并且监听accept事件,此时才会被客户端的连接建立事件触发,从而处理该事件。从这里也可以看出,worker进程如果没有将所需要监听的端口对应的文件描述符添加到该进程的epoll句柄中,那么其是无法被触发对应的事件的。基于这个原理,nginx就使用了一个共享锁来控制当前进程是否有权限将需要监听的端口添加到当前进程的epoll句柄中,也就是说,只有获取锁的进程才会监听目标端口。通过这种方式,就保证了每次事件发生时,只有一个worker进程会被触发。如下图所示为worker进程工作循环的一个示意图:

这里关于图中的流程,需要说明的一点是,每个worker进程在进入循环之后就会尝试获取共享锁,如果没有获取到,就会将所监听的端口的文件描述符从当前进程的epoll句柄中移除(即使并不存在也会移除),这么做的主要目的是防止丢失客户端连接事件,即使这可能造成少量的惊群问题,但是并不严重。试想一下,如果按照理论,在当前进程释放锁的时候就将监听的端口的文件描述符从epoll句柄中移除,那么在下一个worker进程获取锁之前,这段时间各个端口对应的文件描述符是没有任何epoll句柄进行监听的,此时就会造成事件的丢失。如果反过来,按照图中的在获取锁失败的时候才移除监听的文件描述符,由于获取锁失败,则说明当前一定有一个进程已经监听了这些文件描述符,因而此时移除是安全的。但是这样会造成的一个问题是,按照上图,当前进程在一个循环执行完毕的时候,会释放锁,然后处理其他的事件,注意这个过程中其是没有释放所监听的文件描述符的。此时,如果另一个进程获取到了锁,并且监听了文件描述符,那么这个时候就有两个进程监听了文件描述符,因而此时如果客户端发生连接建立事件,那么就会触发两个worker进程。这个问题是可以容忍的,主要原因有两点:

  1. 这个时候发生的惊群现象只触发了更少的worker进程,比起每次都惊起所有的worker进程要好很多;
  2. 会发生这种惊群问题的主要原因是,当前进程释放了锁,但是没有释放所监听的文件描述符,但是worker进程在释放锁之后主要是处理客户端连接的读写事件和检查标志位,这个过程是非常短的,在处理完之后,其就会尝试获取锁,这个时候就会释放所监听的文件描述符了,而相较而言,获取锁的worker进程在等待处理客户端的连接建立事件的事件就更长了,因而会发生惊群问题的概率还是比较小的。

2. 源码讲解

worker进程初始事件的方法主要是在ngx_process_events_and_timers()方法中进行的,下面我们就来看看该方法是如何处理整个流程的,如下是该方法的源码:

void ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle) {
 ngx_uint_t flags;
 ngx_msec_t timer, delta;

 if (ngx_trylock_accept_mutex(cycle) == NGX_ERROR) {
  return;
 }

 // 这里开始处理事件,对于kqueue模型,其指向的是ngx_kqueue_process_events()方法,
 // 而对于epoll模型,其指向的是ngx_epoll_process_events()方法
 // 这个方法的主要作用是,在对应的事件模型中获取事件列表,然后将事件添加到ngx_posted_accept_events
 // 队列或者ngx_posted_events队列中
 (void) ngx_process_events(cycle, timer, flags);

 // 这里开始处理accept事件,将其交由ngx_event_accept.c的ngx_event_accept()方法处理;
 ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_accept_events);

 // 开始释放锁
 if (ngx_accept_mutex_held) {
  ngx_shmtx_unlock(&ngx_accept_mutex);
 }

 // 如果不需要在事件队列中进行处理,则直接处理该事件
 // 对于事件的处理,如果是accept事件,则将其交由ngx_event_accept.c的ngx_event_accept()方法处理;
 // 如果是读事件,则将其交由ngx_http_request.c的ngx_http_wait_request_handler()方法处理;
 // 对于处理完成的事件,最后会交由ngx_http_request.c的ngx_http_keepalive_handler()方法处理。

 // 这里开始处理除accept事件外的其他事件
 ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_events);
}

上面的代码中,我们省略了大部分的检查工作,只留下了骨架代码。首先,worker进程会调用ngx_trylock_accept_mutex()方法获取锁,这其中如果获取到了锁就会监听各个端口对应的文件描述符。然后会调用ngx_process_events()方法处理epoll句柄中监听到的事件。接着会释放共享锁,最后就是处理已建立连接的客户端的读写事件。下面我们来看一下ngx_trylock_accept_mutex()方法是如何获取共享锁的:

ngx_int_t ngx_trylock_accept_mutex(ngx_cycle_t *cycle) {
 // 尝试使用CAS算法获取共享锁
 if (ngx_shmtx_trylock(&ngx_accept_mutex)) {

  // ngx_accept_mutex_held为1表示当前进程已经获取到了锁
  if (ngx_accept_mutex_held && ngx_accept_events == 0) {
   return NGX_OK;
  }

  // 这里主要是将当前连接的文件描述符注册到对应事件的队列中,比如kqueue模型的change_list数组
  // nginx在启用各个worker进程的时候,默认情况下,worker进程是会继承master进程所监听的socket句柄的,
  // 这就导致一个问题,就是当某个端口有客户端事件时,就会把监听该端口的进程都给唤醒,
  // 但是只有一个worker进程能够成功处理该事件,而其他的进程被唤醒之后发现事件已经过期,
  // 因而会继续进入等待状态,这种现象称为"惊群"现象。
  // nginx解决惊群现象的方式一方面是通过这里的共享锁的方式,即只有获取到锁的worker进程才能处理
  // 客户端事件,但实际上,worker进程是通过在获取锁的过程中,为当前worker进程重新添加各个端口的监听事件,
  // 而其他worker进程则不会监听。也就是说同一时间只有一个worker进程会监听各个端口,
  // 这样就避免了"惊群"问题。
  // 这里的ngx_enable_accept_events()方法就是为当前进程重新添加各个端口的监听事件的。
  if (ngx_enable_accept_events(cycle) == NGX_ERROR) {
   ngx_shmtx_unlock(&ngx_accept_mutex);
   return NGX_ERROR;
  }

  // 标志当前已经成功获取到了锁
  ngx_accept_events = 0;
  ngx_accept_mutex_held = 1;

  return NGX_OK;
 }

 // 前面获取锁失败了,因而这里需要重置ngx_accept_mutex_held的状态,并且将当前连接的事件给清除掉
 if (ngx_accept_mutex_held) {
  // 如果当前进程的ngx_accept_mutex_held为1,则将其重置为0,并且将当前进程在各个端口上的监听
  // 事件给删除掉
  if (ngx_disable_accept_events(cycle, 0) == NGX_ERROR) {
   return NGX_ERROR;
  }

  ngx_accept_mutex_held = 0;
 }

 return NGX_OK;
}

上面的代码中,本质上主要做了三件事:

  1. 通过ngx_shmtx_trylock()方法尝试使用CAS方法获取共享锁;
  2. 获取锁之后则调用ngx_enable_accept_events()方法监听目标端口对应的文件描述符;
  3. 如果没有获取到锁,则调用ngx_disable_accept_events()方法释放所监听的文件描述符;

3. 小结

本文首先对惊群现象的产生原因进行了讲解,然后介绍了nginx是如何解决惊群问题的,最后从源码角度对nginx处理惊群问题的方式进行了讲解。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。


推荐阅读
  • 这是原文链接:sendingformdata许多情况下,我们使用表单发送数据到服务器。服务器处理数据并返回响应给用户。这看起来很简单,但是 ... [详细]
  • Android中高级面试必知必会,积累总结
    本文介绍了Android中高级面试的必知必会内容,并总结了相关经验。文章指出,如今的Android市场对开发人员的要求更高,需要更专业的人才。同时,文章还给出了针对Android岗位的职责和要求,并提供了简历突出的建议。 ... [详细]
  • 生成对抗式网络GAN及其衍生CGAN、DCGAN、WGAN、LSGAN、BEGAN介绍
    一、GAN原理介绍学习GAN的第一篇论文当然由是IanGoodfellow于2014年发表的GenerativeAdversarialNetworks(论文下载链接arxiv:[h ... [详细]
  • 无线认证设置故障排除方法及注意事项
    本文介绍了解决无线认证设置故障的方法和注意事项,包括检查无线路由器工作状态、关闭手机休眠状态下的网络设置、重启路由器、更改认证类型、恢复出厂设置和手机网络设置等。通过这些方法,可以解决无线认证设置可能出现的问题,确保无线网络正常连接和上网。同时,还提供了一些注意事项,以便用户在进行无线认证设置时能够正确操作。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了相机防抖的设置方法和使用技巧,包括索尼防抖设置、VR和Stabilizer档位的选择、机身菜单设置等。同时解释了相机防抖的原理,包括电子防抖和光学防抖的区别,以及它们对画质细节的影响。此外,还提到了一些运动相机的防抖方法,如大疆的Osmo Action的Rock Steady技术。通过本文,你将更好地理解相机防抖的重要性和使用技巧,提高拍摄体验。 ... [详细]
  • 图解redis的持久化存储机制RDB和AOF的原理和优缺点
    本文通过图解的方式介绍了redis的持久化存储机制RDB和AOF的原理和优缺点。RDB是将redis内存中的数据保存为快照文件,恢复速度较快但不支持拉链式快照。AOF是将操作日志保存到磁盘,实时存储数据但恢复速度较慢。文章详细分析了两种机制的优缺点,帮助读者更好地理解redis的持久化存储策略。 ... [详细]
  • Linux服务器密码过期策略、登录次数限制、私钥登录等配置方法
    本文介绍了在Linux服务器上进行密码过期策略、登录次数限制、私钥登录等配置的方法。通过修改配置文件中的参数,可以设置密码的有效期、最小间隔时间、最小长度,并在密码过期前进行提示。同时还介绍了如何进行公钥登录和修改默认账户用户名的操作。详细步骤和注意事项可参考本文内容。 ... [详细]
  • 学习SLAM的女生,很酷
    本文介绍了学习SLAM的女生的故事,她们选择SLAM作为研究方向,面临各种学习挑战,但坚持不懈,最终获得成功。文章鼓励未来想走科研道路的女生勇敢追求自己的梦想,同时提到了一位正在英国攻读硕士学位的女生与SLAM结缘的经历。 ... [详细]
  • 在Android开发中,使用Picasso库可以实现对网络图片的等比例缩放。本文介绍了使用Picasso库进行图片缩放的方法,并提供了具体的代码实现。通过获取图片的宽高,计算目标宽度和高度,并创建新图实现等比例缩放。 ... [详细]
  • Tomcat/Jetty为何选择扩展线程池而不是使用JDK原生线程池?
    本文探讨了Tomcat和Jetty选择扩展线程池而不是使用JDK原生线程池的原因。通过比较IO密集型任务和CPU密集型任务的特点,解释了为何Tomcat和Jetty需要扩展线程池来提高并发度和任务处理速度。同时,介绍了JDK原生线程池的工作流程。 ... [详细]
  • 本文介绍了作者在开发过程中遇到的问题,即播放框架内容安全策略设置不起作用的错误。作者通过使用编译时依赖注入的方式解决了这个问题,并分享了解决方案。文章详细描述了问题的出现情况、错误输出内容以及解决方案的具体步骤。如果你也遇到了类似的问题,本文可能对你有一定的参考价值。 ... [详细]
  • 本文介绍了Java高并发程序设计中线程安全的概念与synchronized关键字的使用。通过一个计数器的例子,演示了多线程同时对变量进行累加操作时可能出现的问题。最终值会小于预期的原因是因为两个线程同时对变量进行写入时,其中一个线程的结果会覆盖另一个线程的结果。为了解决这个问题,可以使用synchronized关键字来保证线程安全。 ... [详细]
  • 有没有一种方法可以在不继承UIAlertController的子类或不涉及UIAlertActions的情况下 ... [详细]
  • 如何在服务器主机上实现文件共享的方法和工具
    本文介绍了在服务器主机上实现文件共享的方法和工具,包括Linux主机和Windows主机的文件传输方式,Web运维和FTP/SFTP客户端运维两种方式,以及使用WinSCP工具将文件上传至Linux云服务器的操作方法。此外,还介绍了在迁移过程中需要安装迁移Agent并输入目的端服务器所在华为云的AK/SK,以及主机迁移服务会收集的源端服务器信息。 ... [详细]
  • 本文介绍了如何使用python从列表中删除所有的零,并将结果以列表形式输出,同时提供了示例格式。 ... [详细]
author-avatar
mobiledu2502861463
这个家伙很懒,什么也没留下!
PHP1.CN | 中国最专业的PHP中文社区 | DevBox开发工具箱 | json解析格式化 |PHP资讯 | PHP教程 | 数据库技术 | 服务器技术 | 前端开发技术 | PHP框架 | 开发工具 | 在线工具
Copyright © 1998 - 2020 PHP1.CN. All Rights Reserved | 京公网安备 11010802041100号 | 京ICP备19059560号-4 | PHP1.CN 第一PHP社区 版权所有