Nginx有一個master程序和多個worker程序，那麼master程序與worker程序間或worker程序之間是如何通訊的呢，又什麼時候需要程序間通訊呢？

我們知道linux下的程序間通訊方式主要有：管道、FIFO、套接字、訊息佇列、共享記憶體、訊號。那麼nginx的程序間通訊方式採用的是什麼呢？

nginx的3種程序間通訊方式為：共享記憶體、套接字、訊號

共享記憶體

1.什麼時候需要使用共享記憶體呢？

舉個栗子：nginx程序間共享的資料就需要使用共享記憶體，比如伺服器中HTTP的連線數：成功建立連線的TCP數、正在傳送TCP流的連線數、正在接收TCP流的連線數等等。對於這些共享的資料，就應該使用共享記憶體。每個worker程序修改的都是共享記憶體中的資料，修改是對所有程序都有效的。

2.nginx的共享記憶體是怎麼實現的呢？

我們知道，在linux下可以通過mmap分配共享記憶體，用munmap釋放共享記憶體。nginx共享記憶體的實現其實就是把這兩個方法進行封裝。下面看原始碼：

.../os/unix/ngx_shmem.h：

/*
 * Copyright (C) Igor Sysoev
 * Copyright (C) Nginx, Inc.
 */


#ifndef _NGX_SHMEM_H_INCLUDED_
#define _NGX_SHMEM_H_INCLUDED_


#include <ngx_config.h>
#include <ngx_core.h>


typedef struct {
    u_char      *addr;    /* 共享記憶體的起始地址 */
    size_t       size;    /* 共享記憶體的長度 */
    ngx_str_t    name;    /* 共享記憶體的名字  */
    ngx_log_t   *log;     /* 記錄日誌的物件 */
    ngx_uint_t   exists;   /* unsigned  exists:1;  */ /*共享記憶體是否已經分配過，1：已經分配 */
} ngx_shm_t;


ngx_int_t ngx_shm_alloc(ngx_shm_t *shm);    /* 分配新的共享記憶體 */
void ngx_shm_free(ngx_shm_t *shm);    /*釋放已經存在的共享記憶體 */


#endif /* _NGX_SHMEM_H_INCLUDED_ */
 

共享記憶體通過ngx_shm_t這個結構體進行管理，每個成員的意義都已註釋。共享記憶體的方法就兩個：ngx_shm_alloc、ngx_shm_free。一個分配、一個釋放。這兩個方法其實就是對mmap和munmap進行封裝。所以瞭解這兩個方法之前得先看下linux的mmap和munmap函式：

void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

返回值：成功：被對映區的起始地址；出錯：MAP_FAILED

addr: 指定的fd描述符應被對映到程序地址空間的起始地址，一般為NULL，意思就是讓核心自己去選擇起始地址

len: 對映到程序地址空間的位元組數

prot：對這塊共享記憶體中的資料，我們可以處理的方式，如下：

flags:變動共享記憶體區中的資料這一行為是共享的還是私有的，即對所有程序可見，還是隻對該程序可見。如下：

fd:被對映的檔案描述符

offset：被對映區域在檔案中的起始位置。

具體的見下圖，一目瞭然。

需要注意的是：nginx的共享記憶體不是對映檔案中的內容。當flags引數中MAP_ANON或MAP_ANONYMOUS，表示不從檔案中對映，只從記憶體中開闢一塊連續的線性地址空間出來作為共享記憶體。因此，這種情況下fd和offset引數就沒意義，分別置-1和0即可。

為從某一程序的地址空間中刪除一個對映關係，呼叫munmap。

int munmap(void *addr, size_t len);

成功：0；出錯：-1

好了，下面終於可以看ngx_shm_alloc和ngx_shm_free的原始碼了。

.../os/unix/ngx_shmem.c：

#if (NGX_HAVE_MAP_ANON)

ngx_int_t
ngx_shm_alloc(ngx_shm_t *shm)
{
    /* MAP_ANON:不使用檔案對映方式，因此fd,offset無用,相當於在記憶體開闢一塊空間用於共享,由master建立 */
    shm->addr = (u_char *) mmap(NULL, shm->size,
                                PROT_READ|PROT_WRITE,
                                MAP_ANON|MAP_SHARED, -1, 0);

    if (shm->addr == MAP_FAILED) {
        ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, shm->log, ngx_errno,
                      "mmap(MAP_ANON|MAP_SHARED, %uz) failed", shm->size);
        return NGX_ERROR;
    }

    return NGX_OK;
}


void
ngx_shm_free(ngx_shm_t *shm)
{
    if (munmap((void *) shm->addr, shm->size) == -1) {
        ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, shm->log, ngx_errno,
                      "munmap(%p, %uz) failed", shm->addr, shm->size);
    }
}

#elif (NGX_HAVE_MAP_DEVZERO)

首先，我們得知道：預設情況下，通過fork派生的子程序並不與其父程序共享記憶體區。但master與worker程序是父子程序啊，這該怎麼辦呢？如何讓master程序與worker程序共享記憶體區呢？

解決方法就在於mmap的flags引數。master程序在呼叫fork之前先指定flags為MAP_SHARED來呼叫mmap，此時，POSIX是保證父程序中的記憶體對映關係是存留到子程序中的，父程序對共享記憶體所做的修改子程序能看到，反過來一樣。所以流程是：master程序在記憶體中以MAP_SHARED方式開闢一塊共享記憶體，並對映到自己程序地址空間中的共享記憶體區，然後master呼叫fork，派生子程序，子程序在自己的地址空間內也會繼承這塊共享記憶體區。這樣問題便解決了。