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背景
对于一个高并发的网络服务来说，平滑重启功能是必不可少的。试想，如果我们直接kill然后再start一个服务进程，则会导致：
1. 正在处理的连接直接中断，客户端返回错误，即便通过客户端重试，仍然会对业务造成影响；
2. kill后start前，中间短时间内新的请求无法建立连接；
3. 对于设置了factcgi_bind或者proxy_bind的nginx，在kill后会有socket处于FIN_WAIT或者TIME_WAIT阶段，立即启动后相关接口会返回500。
nginx平滑重启原理
1. nginx的主要架构
nginx是一种master-worker的架构。程序启动后会解析配置文件、打开监听端口、初始化共享内存，然后根据worker_processes的配置，fork出几个woker进程，worker进程处理所有的网络请求，master进程会一直阻塞，只处理各种信号。启动流程如下：
注：
1）上图的启动流程省略了很多细节，只保留跟平滑重启有关的一些函数；
2）如果在配置文件中将master_process置为0（默认为1），nginx会只有一个master进程，进程解析配置、打开端口后会进行网络处理。
2. fork后两个进程的关系
fork是glibc提供的函数，它内部调用clone或者fork系统调用，clone或者fork系统调用会复制出一个新的进程（其实根据clone的参数，也可能复制出来的是一个线程，即对于一般用户来说的进程或者线程，都是使用同一个系统调用生成的，对于操作系统来说，进程或者线程都对应一个task_struck），新的woker进程跟master有同样的代码，并且继承了所有的文件描述符。因为在master中打开了一个socket并且bind、listen，那么在几个worker中都继承了这个listening socket，都可以进行accept。如果来了一个请求，哪个woker会accept成功呢？其实操作系统会随机选择一个进程，accept成功，其他不会，类似操作系统在listen的端口上进行了负载均衡。
3. nginx收到reload信号后的处理逻辑
使用nginx -s reload进行平滑重启。nginx启动时会通过参数-s 发现目前要进行信号处理而不是启动nginx服务，然后他会查看nginx的pid文件，pid文件中保存有master的进程号，然后向master进行发送相应的信号，reload对应的是HUP信号，所以nginx –s reload 跟kill -1 masterpid 一样。Master收到HUP信号后的处理流程如下：
1）master解析新的配置文件。
2）master fork出新的worker进程，此时新的worker会和旧的worker共存。
3）master向旧的worker发送QUIT命令。
4）旧的worker会关闭监听端口，不再接受新的网络请求，并等待所有正在处理的请求完成后，退出。
5）此时只有新的worker存在，nginx完成了重启。
假设nginx监听80端口，nginx启动后，master会进行socket()，bind()，listen()三个函数，此时只有master监听80端口，然后master fork出来n个worker，此时有n+1个进程监听80端口，n个woker都会调用accept处理新来的连接。然后用户修改了nginx配置文件，并进行重启，此时master会首先fork出n个新的worker，此时有2*n+1个worker监听80端口；然后旧的n个worker会关闭listening socket，此时有n+1个监听80端口，新的请求都会落在新的worker上。从头至尾，80端口一直都处于打开状态，客户端一直都能连接。
在master启动新的worker后，会sleep一小段时间，然后向旧的worker发送quit消息，那sleep的功能是什么？假设，master启动新的worker后，直接向旧的worker发送quit，因为系统调度的不确定性，可能旧的worker已经关闭了listening socket，而新的worker还没有运行，这样一个很小的时间间隔中，将没有进程对listening socket 进行accept，客户端的连接请求将放在listening socket的半连接队列中，当半连接个数大于backlog时，客户端将无法连接（如果间隔t*流量qps > listen的backlog时），关于listen的backlog可以查阅相关资料。
4. 总结：nginx实现的平滑重启主要逻辑
- master解析配置文件，打开监听端口；worker继承监听端口，处理网络请求，master等待信号。
- master 处理reload信号，重新解析配置，建立新的listening socket，fork新的worker，并向旧的worker发送quit消息。
- 旧的worker关闭listening socket，处理完所有连接后，退出。
