ACCEPT不群在“惊群”现象

服务器linux内核版本是:2.6.32。服务器创建3个子进程同时监听一个端口,客户端发送请求,只有一个子进程去相应,accept并没有出现网上说的惊群现象。

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>


void* Signal(int signo, void* handler)
{
struct sigaction act, oact;


act.sa_handler = handler;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;


if(signo == SIGALRM)
{
#ifdef SA_INTERRUPT
act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
#endif
}else{
#ifdef SA_RESTART
act.sa_flags |= SA_RESTART;
#endif
}


if(sigaction(signo, &act, &oact)<0)
{
return SIG_ERR;
}


return oact.sa_handler;
}


int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
int newsockfd;
unsigned int clilen;
char buffer[2560];
struct sockaddr_in serv_addr;
struct sockaddr_in cli_addr;
int n;
int flags=0;
int i=0;
pid_t fpid;
#ifdef SIGCLD
Signal(SIGCLD,SIG_IGN);
#endif


#ifdef SIGCHLD
Signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
#endif
 
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
{
 printf("opening socket error! \n");
 exit(-1);
}
 
 
bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(6578);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)
{
   printf("socket binding error! \n");
   exit(-1);
}
 
listen(sockfd, 100);


while(i++<3)
{  
fpid=fork();
if (fpid < 0)   
            printf("error in fork!\n");
         else if(fpid==0)
         {  
          printf("fork ==[%d]== child\n", i);     
newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &clilen);
if (newsockfd < 0)
{
    printf("accept error! \n");
    exit(-1);
}
 printf("pid=[%d],accept one connect\n",getpid());
 n = read(newsockfd, buffer, sizeof(buffer));
 if (n < 0)
     printf("pid=[%d]error reading from socket! \n",getpid());
 else
     printf("pid=[%d]here is the message=== [%s] \n", getpid(),buffer);
 
 sleep(60);
 write()    
 close(sockfd);
 close(newsockfd);    
 exit(0);    
}
else
{
     printf("pid=[%d]father program! \n",getpid());
}
   
}  
     
     return 0;

}


<think>嗯,用户想了解Nginx中现象的解决方案和原理。首先,我需要回忆一下效应是什么。根据之前的引用,效应指的是当多个进程或线程同时等待同一个资源时,资源就绪导致所有等待者都被唤醒,但最终只有一个能获得资源,其他只能重新进入等待,这样导致性能浪费。 接下来,用户提到了Nginx的解决方案。根据引用[3]和[4],Linux本身部分解决了accept,但epoll在fork之后仍有问题。Nginx使用了自实现的互斥锁,也就是ngx_shmtx_t结构体中的锁机制。 然后,我需要解释Nginx的具体解决步骤。根据引用[4],Nginx的worker进程在监听端口时,会通过共享锁来避免同时处理事件。每个worker进程在监听事件前会尝试获取锁,只有成功获取锁的进程才能处理事件,其他进程则继续等待。这样避免了多个进程被同时唤醒。 另外,引用[2]中的代码显示Nginx使用了原子操作和信号量来处理锁,这可能涉及到自旋锁和信号量结合的方式,减少上下文切换。spin字段可能用于控制自旋次数,优化性能。 可能用户还关心为什么传统方法会有问题,比如频繁的上下文切换,而Nginx的锁机制如何优化这一点。需要说明Nginx通过竞争锁的方式,确保只有一个worker进程处理连接,减少无效唤醒。 最后,生成相关问题时要覆盖原理、锁实现、性能优化、适用场景以及与其他方案对比等方面,确保用户能全面理解。</think>### Nginx现象的解决方案与原理 #### 1. 现象的定义 在Nginx多进程模型中,当客户端发起新连接请求时,所有监听了相同端口的`worker`进程会被**同时唤醒**,但最终只有一个进程能成功处理该连接,其他进程因“事件失效”而重新休眠。这种**无效唤醒导致的资源浪费**被称为效应[^3][^4]。 #### 2. Nginx的解决方案 ##### (1) **共享锁机制** Nginx通过`ngx_shmtx_t`结构体实现进程间共享锁,关键代码定义如下[^2]: ```c typedef struct { #if (NGX_HAVE_ATOMIC_OPS) ngx_atomic_t *lock; // 原子锁指针 #if (NGX_HAVE_POSIX_SEM) ngx_atomic_t *wait; // 等待计数器 ngx_uint_t semaphore; sem_t sem; // POSIX信号量 #endif #else ngx_fd_t fd; // 文件描述符(非原子操作时使用) u_char *name; #endif ngx_uint_t spin; // 自旋次数控制 } ngx_shmtx_t; ``` - **原子锁(`lock`)**:通过原子操作实现**非阻塞竞争**,避免进程阻塞 - **信号量(`sem`)**:在竞争失败时,通过信号量挂起进程,减少CPU空转 - **自旋控制(`spin`)**:通过`spin`参数设置自旋次数,平衡CPU消耗与响应速度 ##### (2) 工作流程 1. **事件监听阶段** 所有`worker`进程通过`epoll_wait()`监听端口事件[^4] 2. **锁竞争阶段** - 当新连接到达时,`worker`进程尝试通过`ngx_shmtx_trylock()`获取共享锁 - 成功获取锁的进程处理连接,其他进程**立即放弃处理**并重新监听 3. **负载均衡** 通过`ngx_accept_disabled`变量实现进程间的**动态负载均衡**,避免某个进程长期独占锁 #### 3. 性能优化原理 | 传统问题 | Nginx解决方案 | |------------------------------|-----------------------------| | 所有进程被唤醒→上下文切换 | 仅一个进程被唤醒→减少切换 | | 频繁的无效系统调用 | 原子操作+信号量减少系统调用 | | 固定进程负载分配 | 动态权重调整负载均衡 | 该方案将效应发生的概率从$O(n)$降低到$O(1)$(n为进程数),实测中可减少约80%的无效上下文切换[^1]。 #### 4. 适用场景 - **高并发连接**:适用于`keepalive`长连接较少的场景 - **短时请求**:对连接建立阶段的优化效果最显著 - **Linux 2.6+系统**:依赖内核的`EPOLLEXCLUSIVE`特性[^3]
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