一、说明
一般说到nginx整体架构的话，会用这样的架构图进行概述。worker进程的运行模块是整个nginx最为核心的代码模块。还有下面都是基于Unix操作系统的，windows的可以了解下。
二、核心问题
由于worker的工作原理这个命题比较大，我们就列了几个核心问题去解决他，解决了这些核心问题，那么基本上面worker进程是如何工作的就知道了。
问题一：worker进程是如何启动的？
问题二：worker进程里面的数据结构是怎么样的？
问题三：worker进程是如何实现请求监听的？
问题四：worker进程是如何实现反向代理的？
如果大家有什么好的想法，或者想知道的也可以留言。
三、worker进程启动
./src/os/unix/ngx_process_cycle.c
ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes,
?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?NGX_PROCESS_RESPAWN);
以Nginx首次启动为例子，看看nginx启动worker进程的时候做了什么。这里ccf->worker_processes先不考虑多个的情况，先看看只有一个进程的时候。
方法里面的内容很简单，一看就知道。
ngx_int_t??i;
ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "start worker processes");
for (i = 0; i < n; i++) {
????ngx_spawn_process(cycle, ngx_worker_process_cycle,
??????????????????????(void *) (intptr_t) i, "worker process", type);
????ngx_pass_open_channel(cycle);
}
为了以后我们可以了解更多的信息，我们调整一些error日志级别为debug，修改nginx.conf文件
error_log logs/error.log debug;
reload一下，结合上一章的知识，就可以理解，先看是一个进程然后结束一个进程。过程中都会有信号发出，由master进程来处理。
./src/os/unix/ngx_process.c
ngx_spawn_process(cycle, ngx_worker_process_cycle,
??????????????????????(void *) (intptr_t) i, "worker process", type);
方法cycle数据结构，ngx_worker_process_cycle方法，i为0，type为-3,这些作为入参。这个方法主要完成的就是生成子进程，并且进程创建完成之后执行ngx_worker_process_cycle。
这里就会涉及到ngx_process_t数据结构，我们先了解下。
./src/os/unix/ngx_process.h
typedef struct {
????ngx_pid_t???????????pid; //进程的pid
????int?????????????????status;//描述子进程的状态
????ngx_socket_t????????channel[2];//进程的channel，通过socketpair来创建，套接字所对应的句柄?? ?
????ngx_spawn_proc_pt???proc;//进程创建完成调用的函数
????void???????????????*data;//proc函数入参
????char???????????????*name;//进程名
????unsigned????????????respawn:1;?? ?? ? //是否需要重新由master启动
????unsigned????????????just_spawn:1;? ? //是否是一个新的进程
????unsigned????????????detached:1;? ? //热部署中
????unsigned????????????exiting:1;? ? //进程状态退出中
????unsigned????????????exited:1;?? ??//已退出
} ngx_process_t;
开始看看创建子进程的代码
?
if (respawn >= 0) {
????????s = respawn;
????} else {
????????for (s = 0; s < ngx_last_process; s++) {
????????????if (ngx_processes[s].pid == -1) {
????????????????break;
????????????}
????????}
????????if (s == NGX_MAX_PROCESSES) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, 0,
??????????????????????????"no more than %d processes can be spawned",
??????????????????????????NGX_MAX_PROCESSES);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
????}
里面有两个全局变量，ngx_last_process记录当前进程的数量，ngx_processes保存所有子进程的数组。
如果ngx_processes数组中有进程失效了，那么就复用对应的进程的位置。
并且进程数量不能超过nginx最大进程数。
if (respawn != NGX_PROCESS_DETACHED) {
????????/* Solaris 9 still has no AF_LOCAL */
????????if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, ngx_processes[s].channel) == -1)
????????{
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????"socketpair() failed while spawning \"%s\"", name);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
这块的判断NGX_PROCESS_DETACHED表示是不是在进行nginx热升级，在上一章提到，nginx提供了热升级的能力，如果是热升级的新的worker进程与原来的master进程是没有关系的。这里我们先不去关注，主要是下面这块代码，生成套接字这块。
socketpair函数生成一个可以相互读写的套接字，生成成功之后，channel[0]与channel[1]可以进行双向的通信。
? if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[0]) == -1) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????ngx_nonblocking_n " failed while spawning \"%s\"",
??????????????????????????name);
????????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
这是定义了对套接字的io方式——
ioctl(FIONBIO)，为一个非阻塞io。如果设置失败，就关闭掉这个套接字。
if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[1]) == -1) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????ngx_nonblocking_n " failed while spawning \"%s\"",
??????????????????????????name);
????????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
对于ngx_processes[s].channel[1]这个套接字也进行相同的操作。
????????if (ioctl(ngx_processes[s].channel[0], FIOASYNC, &on) == -1) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????"ioctl(FIOASYNC) failed while spawning \"%s\"", name);
????????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
ioctl(ngx_processes[s].channel[0]设置
ioctl(FIOASYNC)设置为信号驱动异步模式——收到SIGIO和SIGPOLL信号才能进行IO。
????????if (fcntl(ngx_processes[s].channel[0], F_SETOWN, ngx_pid) == -1) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????"fcntl(F_SETOWN) failed while spawning \"%s\"", name);
????????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
通过fcntl(F_SETOWN)让ngx_processes[s].channel[0]属于ngx_pid这个进程。既channel[0]这个套接字是属于master进程d的。
????????if (fcntl(ngx_processes[s].channel[0], F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????"fcntl(FD_CLOEXEC) failed while spawning \"%s\"",
???????????????????????????name);
????????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
????????if (fcntl(ngx_processes[s].channel[1], F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) {
????????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????????"fcntl(FD_CLOEXEC) failed while spawning \"%s\"",
???????????????????????????name);
????????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????????return NGX_INVALID_PID;
????????}
当fork子进程后，仍然可以使用channel[0]，channel[1]的fd。但执行exec后系统就会字段关闭子进程中的fd了。
master进程可以向channel[0]写入事件之后，channel[1]就可以接收到这个事件并且是在子进程中进行。
?? ?ngx_channel = ngx_processes[s].channel[1];
}
ngx_process_slot = s;
将ngx_channel指向channel[1]。
ngx_process_slot中保存的是现在子进程的数量。
下面的代码开始创建子进程
pid = fork();
在fork之后，就是生成一个新的进程，子进程里面的数据结构完全复制了父进程的数据结构。
在fork之后分成了两个进程同时在执行，也就是说下面代码的逻辑父进程与子进程都会在跑。
能够区分他们的就是父进程里面pid返回的是子进程的进程号，子进程返回的pid为0。看下面的代码：
???switch (pid) {
????case -1:
????????ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
??????????????????????"fork() failed while spawning \"%s\"", name);
????????ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
????????return NGX_INVALID_PID;
????case 0:
????????ngx_parent = ngx_pid;
????????ngx_pid = ngx_getpid();
????????proc(cycle, data);
????????break;
????default:
????????break;
????}?
就是说如果是父进程就走的是default，什么都不做，如果是子进程走的就是case 0。
在启动的时候，由于fork出来的内存数据是与主进程完全相同的，所有ngx_pid为主进程的pid，所以用ngx_parent保存ppid，在去获取子进程的pid。
proc是外部传入的函数，即是proc(cycle, data)执行的时候就是执行ngx_worker_process_cycle(cycle, data)函数。
./src/os/unix/ngx_process_cycle.c
ngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data)
这个方法里面有一个无条件循环，这样这个子进程就在运行了。具体这块逻辑，在我们解决问题二、三、四的时候需要去分析的。
剩下的代码就简单了，都是由父进程执行的
????ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "start %s %P", name, pid);
????ngx_processes[s].pid = pid;
????ngx_processes[s].exited = 0;
????if (respawn >= 0) {
????????return pid;
????}
????ngx_processes[s].proc = proc;
????ngx_processes[s].data = data;
????ngx_processes[s].name = name;
????ngx_processes[s].exiting = 0;
????switch (respawn) {
????case NGX_PROCESS_NORESPAWN:
????????ngx_processes[s].respawn = 0;
????????ngx_processes[s].just_spawn = 0;
????????ngx_processes[s].detached = 0;
????????break;
????case NGX_PROCESS_JUST_SPAWN:
????????ngx_processes[s].respawn = 0;
????????ngx_processes[s].just_spawn = 1;
????????ngx_processes[s].detached = 0;
????????break;
????case NGX_PROCESS_RESPAWN:
????????ngx_processes[s].respawn = 1;
????????ngx_processes[s].just_spawn = 0;
????????ngx_processes[s].detached = 0;
????????break;
????case NGX_PROCESS_JUST_RESPAWN:
????????ngx_processes[s].respawn = 1;
????????ngx_processes[s].just_spawn = 1;
????????ngx_processes[s].detached = 0;
????????break;
????case NGX_PROCESS_DETACHED:
????????ngx_processes[s].respawn = 0;
????????ngx_processes[s].just_spawn = 0;
????????ngx_processes[s].detached = 1;
????????break;
????}
????if (s == ngx_last_process) {
????????ngx_last_process++;
????}
????return pid;
主要还是完善ngx_processes[s]，就是对应进程的数据结构，代码不具体讲了。
四、总结
子进程创建的过程中，通过套接字的方式实现了master进程与worker进程之间的通信，ngx_processes中的channel[0]交给了master进程，后续worker进程会监听channel[1]管道。