Nginx之连接

connection

简介

     在Nginx中connection就是封装了TCP连接，其中包括连接的socket，读写事件。利用nginx封装的connection，方便的处理与连接相关的事情，比如，建立连接，发送与接收数据等。Nginx中http请求的处理就是建立在connection上，所以Nginx不仅可以作为一个web服务器，也可以是邮件服务器。我们可以用connection与任何后端服务打交道。

连接

     结合一个TCP连接的生命周期，我们看看nginx对连接的处理。

1. nginx启动时，会解析配置文件，得到需要监听的端口与IP地址，在nginx的master进程里初始化好这个监控的socket(创建socket，设置addrreuse等选项，绑定到指定的IP地址端口,在listen)
2. fork出多个子进程，子进程会竞争accept新的链接。
3. 客户端可以向nginx发起连接了，当客户端与服务端通过三次握手建立一个链接后，nginx的某子进程会accept成功，得到这个建立好的socket，然后创建对nginx的封装，即ngx_connection_t结构体。
4. 设置读写事件的处理函数并添加读写事件与客户端进行数据交换
5. 任意一方关闭连接

     nginx也可以作为客户端来请求其他server的数据(如upstream模块)，此时，与其他server创建的连接封装在ngx_connection_t中。

1. 作为客户端，nginx先获取一个ngx_connection_t结构体，然后创建socket，并设置socket的属性(比如非阻塞)，
2. 然后通过添加读写事件，调用connect/read/write来调用连接
3. 最后关闭连接，释放ngx_connection_t结构体。

连接数

     在nginx中，每个进程有一个连接数的最大上限，这个跟系统对fd的限制不一样。在操作系统中，通过ulimit -n，我们可以得到一个进程所能够打开的fd的最大数，即nofile，因为每个socket连接会占用一个fd，所以这限制了我们进程的最大连接数，直接影响到我们程序所能支持的最大并发数，当fd用完后，在创建socket就会失败。不过这里nginx对连接数的限制与nofile没有直接联系。nginx通过设置worker_connections设置每个进程可使用的连接最大值。nginx实现时，通过一个连接池来管理的，每个worker进程都有一个独立的连接池，连接池的大小是worker_connections。这里连接池不是真实的连接。是一个 worker_connections 大小的一个 ngx_connection_t 结构的数组。并且， nginx 会通过一个链表 free_connections 来保存所有的空闲 ngx_connection_t，每次获取一个连接时，就从空闲连接链表中获取一个，用完后，再放回空闲连接链表里面。

woeker_connections这个值是表示每个 worker 进程所能建立连接的最大值，所以，一个 nginx 能建立的最大连接数，应该是worker_connections * worker_processes。这里说的是最大连接数，对于 HTTP 请求本地资源来说，能够支持的最大并发数量是 worker_connections * worker_processes，而如果是 HTTP 作为反向代理来说，最大并发数量应该是 worker_connections *worker_processes/2。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会占用两个连接。

连接控制

之前说过，一个客户端连接过来后，多个空闲的进程，会竞争这个连接，这种竞争会导致不公平，如果某个进程得到accept机会较多，空闲连接很快就用完了，如果不提前做一些控制，当acceot到一个新tcp连接后，因为无法得到新空闲连接，而且无法将此链接转交给其他进程，最终导致tcp得不到处理，就中止掉了。

那么如何解决呢？

1. nginx处理得先打开accept_mutex选项，此时，只有获得了 accept_mutex 的进程才会去添加 accept 事件，也就是说， nginx 会控制进程是否添加 accept 事件。nginx 使用一个叫 ngx_accept_disabled 的变量来控制是否去竞争 accept_mutex 锁。
2. 在第一段代码中，计算 ngx_accept_disabled 的值，这个值是 nginx 单进程的所有连接总数的八分之一，减去剩下的空闲连接数量，得到的这个 ngx_accept_disabled 有一个规律，当剩余连接数小于总连接数的八分之一时，其值才大于 0，而且剩余的连接数越小，这个值越大。
3. 再看第二段代码，当 ngx_accept_disabled 大于0 时，不会去尝试获取 accept_mutex 锁，并且将 ngx_accept_disabled 减 1，于是，每次执行到此处时，都会去减 1，直到小于 0。不去获取 accept_mutex 锁，就是等于让出获取连接的机会，很显然可以看出，当空余连接越少时， ngx_accept_disable 越大，于是让出的机会就越多，这样其它进程获取锁的机会也就越大。不去 accept，自己的连接就控制下来了，其它进程的连接池就会得到利用，这样，nginx 就控制了多进程间连接的平衡了。

 

ngx_accept_disabled = ngx_cycle->connection_n / 8
    - ngx_cycle->free_connection_n;

if (ngx_accept_disabled > 0) 
{
    ngx_accept_disabled--;
} else {
    if (ngx_trylock_accept_mutex(cycle) == NGX_ERROR)
    {
        return;
    }
    if (ngx_accept_mutex_held) {
        flags |= NGX_POST_EVENTS;
    } else 
    {
        if (timer == NGX_TIMER_INFINITE
            || timer > ngx_accept_mutex_delay)
        {
            timer = ngx_accept_mutex_delay;
        }
    }
}

好了，连接的基本概念就先介绍到这。