讲师中心 微信公众号

工具推荐

视频效率加速
剧云
剧云

中文短剧剧本制作平台

Seko
Seko

AI短剧一键生成成片

AniShort
AniShort

AI短剧协同制作平台

立刻MV
立刻MV

低成本歌曲 MV、视频生成

Nginx中Worker进程利用原子操作实现无锁化同步

浅雪姑娘_8277

浅雪姑娘_8277

发布时间:2026-03-22 08:48:31

|

885人浏览过

|

来源于php中文网

原创

Nginx采用共享内存+原子操作实现无锁协同,避免传统进程锁开销;主进程预分配共享内存区,Worker通过mmap映射并用CAS、fetch-and-add等原子指令安全访问计数器与令牌桶。

nginx中worker进程利用原子操作实现无锁化同步

Nginx 的 Worker 进程之间不共享内存,彼此独立运行,因此传统锁(如互斥量、信号量)在跨进程同步中开销大、易引发阻塞。Nginx 选择绕过锁机制,转而依赖 共享内存 + 原子操作 实现高效、低延迟的无锁化协同——这不是“完全不用同步”,而是用更轻量、更可控的原子指令替代内核级锁。

共享内存是无锁协作的前提

Nginx 启动时,主进程会预先分配一块共享内存区域(通过 shm 指令配置,如 zone=one:10m),所有 Worker 进程通过 mmap 映射到各自地址空间。这块内存里的数据(如连接计数、限流令牌桶、缓存状态等)可被所有 Worker 直接读写。

但直接读写会引发竞态:两个 Worker 同时对一个计数器执行 ++,可能只生效一次。解决方法不是加锁,而是用原子操作保障单个读-改-写操作的不可分割性。

核心原子操作:CAS 与 fetch-and-add

Nginx 封装了平台相关的原子指令(位于 src/core/ngx_atomic.h),关键接口包括:

  • ngx_atomic_cmp_set(p, old, new):对应 CAS(Compare-And-Swap)。仅当 *p == old 时,将 *p 设为 new,并返回成功;否则失败。用于实现自旋锁、无锁栈、乐观更新等。
  • ngx_atomic_fetch_add(p, add):原子地将 *p 加上 add,并返回加之前的旧值。常用于统计类场景,如 ngx_stat_active 连接数增减。
  • ngx_atomic_fetch_add 在 x86 上通常编译为 lock xadd 指令,在 ARM 上为 ldrex/strex 循环,均由硬件保证原子性。

典型无锁应用:连接计数与限流

以连接统计为例:ngx_stat_active 是一个全局原子变量。Worker 接收新连接时调用:

ngx_atomic_fetch_add(&ngx_stat_active, 1);

关闭连接时调用:

ngx_atomic_fetch_add(&ngx_stat_active, -1);

无需加锁,无上下文切换,毫秒级响应。类似逻辑也用于漏桶/令牌桶算法中的令牌发放与消耗——每次取令牌前用 CAS 尝试更新桶中剩余数量,失败则说明令牌不足,直接拒绝请求。

注意事项:原子操作 ≠ 万能,需配合合理设计

  • 原子操作仅保障单个变量的读-改-写原子性,无法自动保护多字段逻辑一致性(如同时更新连接数和字节数,需自行设计复合结构或分阶段更新)。
  • CAS 可能遭遇 ABA 问题,但 Nginx 在多数统计与限流场景中不敏感(计数值单调变化,或有时间戳辅助)。
  • 高争用下 CAS 自旋会浪费 CPU,Nginx 通常通过业务设计降低争用(如按连接哈希分散到不同共享桶,而非集中更新单个计数器)。

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热门AI工具

更多
DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

创客贴AI

创客贴AI是一款AI图像与设计工具,AI辅助的智能在线设计工具。

小橡皮AI

一款AI工具,主要用于小橡皮一键去AI味,将机器味重的内容改得更有活人感,防止因为 AI 内容被平台打上 AI 标签,以及限流,适合需要提升相关任务效率的用户。

PixTV
PixTV Hot

PixTV是一款面向AIGC内容创作的AI视频生成工具。

Laper
Laper Hot

Laper是专为编剧、导演和制片人推出的 AI 原生剧本创作工具。

PixPix
PixPix Hot

PixPix是一款面向电商视觉生产的AI商品图生成工具。

咔片AIPPT

一款在线AI演示文稿制作工具,可根据主题和内容需求辅助生成PPT结构与页面,提高演示材料制作效率。

WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

相关专题

更多
服务器是什么
服务器是什么

服务器是一种计算机硬件设备或软件程序,它具有强大的计算和存储能力,用请求、存储数据和提供服务。它在互联网中着关重要的作用,为用户提供各种服务和资源。本专题为大家提供服务器相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

457

2023.08.15

连接apple id服务器时出错
连接apple id服务器时出错

连接apple id服务器时出错的原因包括网络连接问题、服务器问题、Apple ID账户问题、设备问题、防火墙或安全软件问题、时间和日期设置问题、Apple服务器维护等。本专题为大家提供apple id相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

980

2023.09.08

搭建互联网服务器
搭建互联网服务器

搭建互联网服务器需要:1、选择合适的硬件和操作系统,第一步是选择合适的硬件和操作系统;2、安装和配置操作系统,是搭建互联网服务器的关键步骤;3、安装和配置服务器软件,是搭建互联网服务器的下一步,常见的服务器软件包括Apache、Nginx、Tomcat等;4、配置防火墙和安全性,是搭建互联网服务器的重要步骤;5、域名解析和配置,是搭建互联网服务器的最后一步。

3492

2023.09.19

如何查看服务器状态
如何查看服务器状态

查看服务器状态的方法有使用命令行工具、图形界面工具、监控工具、日志文件和远程管理工具等。本专题为大家提供服务器状态相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

1136

2023.10.09

服务器域名转接慢怎么解决
服务器域名转接慢怎么解决

服务器域名转接慢的解决办法有DNS优化、服务器优化、CDN加速、前端优化和网络优化等。本专题为大家提供服务器相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

1029

2023.10.17

服务器评测软件
服务器评测软件

服务器评测软件有PassMark Software、CPU-Z、GPU-Z、CrystalDiskMark、IOmeter、JMeter、LoadRunner、Apache Bench等等。详细介绍:1、PassMark Software是一款综合性的服务器性能测试软件,可以评估服务器在各种负载条件下的性能;2、CPU-Z是一款可以提供服务器CPU详细信息的软件等等。

534

2023.10.17

如何开启TFTP服务器
如何开启TFTP服务器

开启TFTP服务器的步骤包括选择TFTP服务器软件、下载和安装软件、配置TFTP服务器以及启动和测试服务器等。本专题为大家提供服务器相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

3216

2023.10.18

服务器负载不兼容怎么解决
服务器负载不兼容怎么解决

解决方法:1、增加服务器资源;2、负载均衡;3、优化应用程序;4、增加缓存机制;5、分布式架构;6、限流和熔断;7、自动化扩容。想知道更详细服务器负载不兼容的解决方法,可以访问本专题下面的文章。

6092

2023.10.20

Postman身份认证怎么配置
Postman身份认证怎么配置

本专题从实际API接口调试场景出发,讲解Postman身份认证的完整配置流程,包括常见认证协议介绍、授权参数设置、访问令牌填写、OAuth 2.0授权及认证失败排查,帮助用户正确完成接口授权与访问验证。

40

2026.11.06

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn