标签：创建 消息格式 pointer pid flag ati mpi RoCE 通信机制
ngx_channel_t 频道是 Nginx master 进程与 worker 进程之间通信的常用工具，它是使用本机套接字实现的，即 socketpair 方法，它用于创建父子进程间使用的套接字。
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);这个方法可以创建一对关联的套接字 sv[2]。
当 socketpair 执行成功时，sv[2] 这两个套接字具备下列关系：
同样，向 sv[1] 套接字写入数据，也可以从 sv[0] 中读取到写入的数据。
而在子进程中则关闭 sv[0] 套接字，仅使用 sv[1] 套接字既可以接收父进程发送来的数据，也可以向父进程发送数据。
ngx_channel_t 结构体是 Nginx 定义的 master 父进程与 worker 子进程间的消息格式，如下：
typedef struct {
// 传递的 TCP 消息中的命令
ngx_uint_t command;
// 进程 ID，一般是发送命令方的进程 ID
ngx_pid_t pid;
// 表示发送命令方在 ngx_processes 进程数组间的序号
ngx_int_t slot;
// 通信的套接字句柄
ngx_fd_t fd;
}ngx_channel_t;Nginx 针对 command 成员定义了如下命令：
// 打开频道，使用频道这种方式通信前必须发送的命令
#define NGX_CMD_OPEN_CHANNEL 1
// 关闭已经打开的频道，实际上也就是关闭套接字
#define NGX_CMD_CLOSE_CHANNEL 2
// 要求接收方正常地退出进程
#define NGX_CMD_QUIT 3
// 要求接收方强制地结束进程
#define NGX_CMD_TERMINATE 4
// 要求接收方重新打开进程已经打开过的文件
#define NGX_CMD_REOPEN 5问：master 是如何启动、停止 worker 子进程的？
答：正是通过 socketpair 产生的套接字发送命令的，即每次要派生一个子进程之前，都会先调用 socketpair 方法。
在 Nginx 派生子进程的 ngx_spawn_process 方法中，会首先派生基于 TCP 的套接字，如下：
ngx_pid_t
ngx_spawn_process(ngx_cycle_t *cycle, ngx_spawn_proc_pt proc, void *data,
char *name, ngx_int_t respawn)
{
if (respawn != NGX_PROCESS_DETACHED) {
/* Solaris 9 still has no AF_LOCAL */
// ngx_processes[s].channel 数组正是将要用于父、子进程间通信的套接字对
if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, ngx_processes[s].channel) == -1)
{
return NGX_INVALID_PID;
}
// 将 channel 套接字对都设置为非阻塞模式
if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[0]) == -1) {
ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
return NGX_INVALID_PID;
}
if (ngx_nonblocking(ngx_processes[s].channel[1]) == -1) {
ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
return NGX_INVALID_PID;
}
...
}ngx_processes 数组定义了 Nginx 服务中所有的进程，包括 master 进程和 worker 进程，如下：
#define NGX_MAX_PROCESSES 1024
// 虽然定义了 NGX_MAX_PROCESSES 个成员，但是已经使用的元素仅与启动的进程个数有关
ngx_processes_t ngx_processes[NGX_MAX_PROCESSES];ngx_processes 数组的类型是 ngx_processes_t，对于频道来说，这个结构体只关心它的 channel 成员：
typedef struct {
...
// socketpair 创建的套接字对
ngx_socket_t channel[2];
}ngx_processes_t;ngx_int_t
ngx_write_channel(ngx_socket_t s, ngx_channel_t *ch, size_t size,
ngx_log_t *log)
{
ssize_t n;
ngx_err_t err;
struct iovec iov[1];
struct msghdr msg;
#if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)
union {
struct cmsghdr cm;
char space[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
}cmsg;
if (ch->fd == -1) {
msg.msg_control = NULL;
msg.msg_controllen = 0;
} else {
// 辅助数据
msg.msg_control = (caddr_t)&cmsg;
msg.msg_controllen = sizeof(cmsg);
ngx_memzero(&cmsg, sizeof(cmsg));
cmsg.cm.cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(int));
cmsg.cm.cmsg_level = SOL_SOCKET;
cmsg.cm.cmsg_type = SCM_RIGHTS;
/*
* We have to use ngx_memcpy() instead of simple
* *(int *) CMSG_DATA(&cmsg.cm) = ch->fd;
* because some gcc 4.4 with -O2/3/s optimization issues the warning:
* dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules
*
* Fortunately, gcc with -O1 compiles this ngx_memcpy()
* in the same simple assignment as in the code above
*/
ngx_memcpy(CMSG_DATA(&cmsg.cm), &ch->fd, sizeof(int));
}
msg.msg_flags = 0;
#else
if (ch->fd == -1) {
msg.msg_accrights = NULL;
msg.msg_accrightslen = 0;
} else {
msg.msg_accrights = (caddr_t) &ch->fd;
msg.msg_accrightslen = sizeof(int);
}
#endif
// 指向要发送的 ch 起始地址
iov[0].iov_base = (char *) ch;
iov[0].iov_len = size;
// msg_name 和 msg_namelen 仅用于未连接套接字(如UDP)
msg.msg_name = NULL;
msg.msg_namelen = 0;
msg.msg_iov = iov;
msg.msg_iovlen = 1;
// 将该 ngx_channel_t 消息发出去
n = sendmsg(s, &msg, 0);
if (n == -1) {
err = ngx_errno;
if (err == NGX_EAGAIN) {
return NGX_AGAIN;
}
return NGX_ERROR;
}
return NGX_OK;
}ngx_int_t
ngx_read_channel(ngx_socket_t s, ngx_channel_t *ch, size_t size, ngx_log_t *log)
{
ssize_t n;
ngx_err_t err;
struct iovec iov[1];
struct msghdr msg;
#if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)
union {
struct cmsghdr cm;
char space[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
} cmsg;
#else
int fd;
#endif
iov[0].iov_base = (char *)ch;
iov[0].iov_len = size;
msg.msg_name = NULL;
msg.msg_namelen = 0;
msg.msg_iov = iov;
msg.msg_iovlen = 1;
#if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)
msg.msg_control = (caddr_t) &cmsg;
msg.msg_controllen = sizeof(cmsg);
#else
msg.msg_accrights = (caddr_t) &fd;
msg.msg_accrightslen = sizeof(int);
#endif
// 接收命令
n = recvmsg(s, &msg, 0);
if (n == -1) {
err = ngx_errno;
if (err == NGX_EAGAIN) {
return NGX_AGAIN;
}
return NGX_ERROR;
}
if (n == 0) {
return NGX_ERROR;
}
// 接收的数据不足
if ((size_t) n < sizeof(ngx_channel_t)) {
return NGX_ERROR;
}
#if (NGX_HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL)
// 若接收到的命令为"打开频道，使用频道这种方式通信前必须发送的命令"
if (ch->command == NGX_CMD_OPEN_CHANNEL) {
if (cmsg.cm.cmsg_len < (socklen_t) CMSG_LEN(sizeof(int))) {
return NGX_ERROR;
}
if (cmsg.cm.cmsg_level != SOL_SOCKET || cmsg.cm.cmsg_type != SCM_RIGHTS)
{
return NGX_ERROR;
}
/* ch->fd = *(int *) CMSG_DATA(&cmsg.cm); */
ngx_memcpy(&ch->fd, CMSG_DATA(&cmsg.cm), sizeof(int));
}
// 若接收到的消息是被截断的
if (msg.msg_flags & (MSG_TRUNC|MSG_CTRUNC)) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0,
"recvmsg() truncated data");
}
#else
if (ch->command == NGX_CMD_OPEN_CHANNEL) {
if (msg.msg_accrightslen != sizeof(int)) {
return NGX_ERROR;
}
ch->fd = fd;
}
#endif
return n;
}在 Nginx 中，目前仅存在 master 进程向 worker 进程发送消息的场景，这时对于 socketpair 方法创建的 channel[2] 套接字来说，master 进程会使用 channel[0] 套接字来发送消息，而 worker 进程会使用 channel[1] 套接字来接收消息。
worker 进程调度 ngx_read_channel 方法接收频道消息是通过该 ngx_add_channel_event 函数将接收频道消息的套接字（对于 worker 即为channel[1]）添加到 epoll 中，当接收到父进程消息时子进程会通过 epoll 的事件回调相应的 handler 方法来处理这个频道消息，如下：
ngx_int_t
ngx_add_channel_event(ngx_cycle_t *cycle, ngx_fd_t fd, ngx_int_t event,
ngx_event_handler_pt handler)
{
ngx_event_t *ev, *rev, *wev;
ngx_connection_t *c;
// 获取一个空闲连接
c = ngx_get_connection(fd, cycle->log);
if (c == NULL) {
return NGX_ERROR;
}
c->pool = cycle->pool;
rev = c->read;
wev = c->write;
rev->log = cycle->log;
wev->log = cycle->log;
rev->channel = 1;
wev->channel = 1;
ev = (event == NGX_READ_EVENT) ? rev : wev;
// 初始化监听该 ev 事件时调用的回调函数
ev->handler = handler;
// 将该接收频道消息的套接字添加到 epoll 中
if (ngx_add_conn && (ngx_event_flags && NGX_USE_EPOLL_EVENT) == 0) {
// 这里是同时监听该套接字的读、写事件
if (ngx_add_conn(c) == NGX_ERROR) {
ngx_free_connection(c);
return NGX_ERROR;
}
} else {
// 这里是仅监听 ev 事件
if (ngx_add_event(ev, event, 0) == NGX_ERROR) {
ngx_free_connection(c);
return NGX_ERROR;
}
}
return NGX_OK;
}void
ngx_close_channel(ngx_fd_t *fd, ngx_log_t *log)
{
if (close(fd[0]) == -1) {
}
if (close(fd[1]) == -1) {
}
}标签：创建 消息格式 pointer pid flag ati mpi RoCE 通信机制
原文地址：https://www.cnblogs.com/jimodetiantang/p/9191092.html
