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0. 序
1. nginx有哪些模塊？
2. nginx如何描述這些模塊？
2.1 模塊數據結構
2.1.1 ngx_module_t結構
2.1.2 ngx_command_t結構
2.2 模塊類圖
3. nginx如何組織這些模塊？
3.1 全局數組ngx_modules
3.2 模塊組織結構圖
4. nginx的模塊種類
5. nginx如何初始化這些模塊？
5.1 靜態初始化
5.2 動態初始化
5.2.1 index字段的初始化
5.2.2 ctx_index字段的初始化
5.2.3 其他初始化
6. 小結
0. 序
本文以nginx-1.0.4版本爲例，介紹nginx的模塊及其初始化。.表示nginx-1.0.4源代碼目錄，本文爲/usr/src/nginx-1.0.4。
1. nginx有哪些模塊？
要知道nginx有哪些模塊，一個快速的方法就是編譯nginx。編譯之後，會在源代碼根目錄下生成objs目錄，該目錄中包含有ngx_auto_config.h和ngx_auto_headers.h，以及ngx_modules.c文件，當然，還有Makefile文件等。
其中，生成的ngx_modules.c文件中，重新集中申明(使用extern關鍵字)了nginx配置的所有模塊，這些模塊可通過編譯前的configure命令進行配置，即設置哪些模塊需要編譯，哪些不被編譯。如下。
00001:
00002: #include <ngx_config.h>
00003: #include <ngx_core.h>
00004:
00005:
00006:
00007: extern ngx_module_t ngx_core_module;
00008: extern ngx_module_t ngx_errlog_module;
00009: extern ngx_module_t ngx_conf_module;
00010: extern ngx_module_t ngx_events_module;
00011: extern ngx_module_t ngx_event_core_module;
00012: extern ngx_module_t ngx_epoll_module;
00013: extern ngx_module_t ngx_http_module;
00014: extern ngx_module_t ngx_http_core_module;
00015: extern ngx_module_t ngx_http_log_module;
00016: extern ngx_module_t ngx_http_upstream_module;
00017: extern ngx_module_t ngx_http_static_module;
00018: extern ngx_module_t ngx_http_autoindex_module;
00019: extern ngx_module_t ngx_http_index_module;
00020: extern ngx_module_t ngx_http_auth_basic_module;
00021: extern ngx_module_t ngx_http_access_module;
00022: extern ngx_module_t ngx_http_limit_zone_module;
00023: extern ngx_module_t ngx_http_limit_req_module;
00024: extern ngx_module_t ngx_http_geo_module;
00025: extern ngx_module_t ngx_http_map_module;
00026: extern ngx_module_t ngx_http_split_clients_module;
00027: extern ngx_module_t ngx_http_referer_module;
00028: extern ngx_module_t ngx_http_rewrite_module;
00029: extern ngx_module_t ngx_http_proxy_module;
00030: extern ngx_module_t ngx_http_fastcgi_module;
00031: extern ngx_module_t ngx_http_uwsgi_module;
00032: extern ngx_module_t ngx_http_scgi_module;
00033: extern ngx_module_t ngx_http_memcached_module;
00034: extern ngx_module_t ngx_http_empty_gif_module;
00035: extern ngx_module_t ngx_http_browser_module;
00036: extern ngx_module_t ngx_http_upstream_ip_hash_module;
00037: extern ngx_module_t ngx_http_stub_status_module;
00038: extern ngx_module_t ngx_http_write_filter_module;
00039: extern ngx_module_t ngx_http_header_filter_module;
00040: extern ngx_module_t ngx_http_chunked_filter_module;
00041: extern ngx_module_t ngx_http_range_header_filter_module;
00042: extern ngx_module_t ngx_http_gzip_filter_module;
00043: extern ngx_module_t ngx_http_postpone_filter_module;
00044: extern ngx_module_t ngx_http_ssi_filter_module;
00045: extern ngx_module_t ngx_http_charset_filter_module;
00046: extern ngx_module_t ngx_http_userid_filter_module;
00047: extern ngx_module_t ngx_http_headers_filter_module;
00048: extern ngx_module_t ngx_http_copy_filter_module;
00049: extern ngx_module_t ngx_http_range_body_filter_module;
00050: extern ngx_module_t ngx_http_not_modified_filter_module;
00051:
很顯然，這些模塊均是在此處用extern進行申明，以表明其他模塊可以訪問，而對其本身的定義和初始化ngx_module_t結構在其對應的.c文件中進行。例如，ngx_core_module模塊便是在./src/core/nginx.c文件中定義並進行靜態初始化。實際上，ngx_core_module是一個全局的結構體對象，其他模塊類同。如下。
ngx_module_t ngx_core_module = {
NGX_MODULE_V1,
&ngx_core_module_ctx, /* module context */
ngx_core_commands, /* module directives */
NGX_CORE_MODULE, /* module type */
NULL, /* init master */
NULL, /* init module */
NULL, /* init process */
NULL, /* init thread */
NULL, /* exit thread */
NULL, /* exit process */
NULL, /* exit master */
NGX_MODULE_V1_PADDING
};
2. nginx如何描述這些模塊？
2.1 模塊數據結構
2.1.1 ngx_module_t結構
nginx的模塊化架構最基本的數據結構爲ngx_module_t，因此，此處，我們先分析這個結構，在./src/core/ngx_conf_file.h文件中定義。如下，//後的內容爲筆者加入的註釋。
00107: #define NGX_MODULE_V1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 //該宏用來初始化前7個字段
00108: #define NGX_MODULE_V1_PADDING 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 //該宏用來初始化最後8個字段
00109:
00110: struct ngx_module_s{
00111: ngx_uint_t ctx_index; //分類模塊計數器
00112: ngx_uint_t index; //模塊計數器
00113:
00114: ngx_uint_t spare0;
00115: ngx_uint_t spare1;
00116: ngx_uint_t spare2;
00117: ngx_uint_t spare3;
00118:
00119: ngx_uint_t version; //版本
00120:
00121: void *ctx; //該模塊的上下文，每個種類的模塊有不同的上下文
00122: ngx_command_t *commands; //該模塊的命令集，指向一個ngx_command_t結構數組
00123: ngx_uint_t type; //該模塊的種類，爲core/event/http/mail中的一種
00124: //以下是一些callback函數
00125: ngx_uint_t (*init_master)(ngx_log_t *log); //初始化master
00126:
00127: ngx_uint_t (*init_module)(ngx_cycle_t *cycle); //初始化模塊
00128:
00129: ngx_uint_t (*init_process)(ngx_cycle_t *cycle); //初始化工作進程
00130: ngx_uint_t (*init_thread)(ngx_cycle_t *cycle); //初始化線程
00131: void (*exit_thread)(ngx_cycle_t *cycle); //退出線程
00132: void (*exit_process)(ngx_cycle_t *cycle); //退出工作進程
00133:
00134: void (*exit_master)(ngx_cycle_t *cycle); //退出master
00135:
00136: uintptr_t spare_hook0; //這些字段貌似沒用過
00137: uintptr_t spare_hook1;
00138: uintptr_t spare_hook2;
00139: uintptr_t spare_hook3;
00140: uintptr_t spare_hook4;
00141: uintptr_t spare_hook5;
00142: uintptr_t spare_hook6;
00143: uintptr_t spare_hook7;
00144: };
其中，init_master, init_module, init_process, init_thread, exit_thread, exit_process, exit_master分別在初始化master、初始化模塊、初始化工作進程、初始化線程、退出線程、退出工作進程、退出master時被調用。
2.1.2 ngx_command_t結構
模塊的命令集commands指向一個ngx_command_t結構數組，在./src/core/ngx_conf_file.h文件中定義。如下，//後的內容爲筆者加入的註釋。
00077: struct ngx_command_s {
00078: ngx_str_t name; //命令名
00079: ngx_uint_t type; //命令類型
00080: char *(*set)(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf);
00081: ngx_uint_t conf;
00082: ngx_uint_t offset;
00083: void *post;
00084: };
00085:
00086: #define ngx_null_command { ngx_null_string, 0, NULL, 0, 0, NULL } //空命令
2.2 模塊類圖
nginx爲C語言開發的開源高性能web server，其代碼中大量使用了callback方式，例如模塊結構ngx_module_t中的init_master等。實際上，我們可以將ngx_module_t看作C++的一個類，其中的數據字段便是其屬性，而那些callback便是該類的操作。
——這應該就是nginx的模塊化思想。畫出的ngx_module_t的類圖如下。
3. nginx如何組織這些模塊？
3.1 全局數組ngx_modules
由第1節，我們知道，nginx擁有幾十個模塊，那麼，這些模塊是如何組織的呢？
——保存在一個全局指針數組ngx_modules[]中，數組的每一個元素均爲一個全局ngx_module_t對象的指針。如下。請參考./objs/ngx_modules.c文件中的定義。
00052: ngx_module_t *ngx_modules[] = {
00053: &ngx_core_module,
00054: &ngx_errlog_module,
00055: &ngx_conf_module,
00056: &ngx_events_module,
00057: &ngx_event_core_module,
00058: &ngx_epoll_module,
00059: &ngx_http_module,
00060: &ngx_http_core_module,
00061: &ngx_http_log_module,
00062: &ngx_http_upstream_module,
00063: &ngx_http_static_module,
00064: &ngx_http_autoindex_module,
00065: &ngx_http_index_module,
00066: &ngx_http_auth_basic_module,
00067: &ngx_http_access_module,
00068: &ngx_http_limit_zone_module,
00069: &ngx_http_limit_req_module,
00070: &ngx_http_geo_module,
00071: &ngx_http_map_module,
00072: &ngx_http_split_clients_module,
00073: &ngx_http_referer_module,
00074: &ngx_http_rewrite_module,
00075: &ngx_http_proxy_module,
00076: &ngx_http_fastcgi_module,
00077: &ngx_http_uwsgi_module,
00078: &ngx_http_scgi_module,
00079: &ngx_http_memcached_module,
00080: &ngx_http_empty_gif_module,
00081: &ngx_http_browser_module,
00082: &ngx_http_upstream_ip_hash_module,
00083: &ngx_http_stub_status_module,
00084: &ngx_http_write_filter_module,
00085: &ngx_http_header_filter_module,
00086: &ngx_http_chunked_filter_module,
00087: &ngx_http_range_header_filter_module,
00088: &ngx_http_gzip_filter_module,
00089: &ngx_http_postpone_filter_module,
00090: &ngx_http_ssi_filter_module,
00091: &ngx_http_charset_filter_module,
00092: &ngx_http_userid_filter_module,
00093: &ngx_http_headers_filter_module,
00094: &ngx_http_copy_filter_module,
00095: &ngx_http_range_body_filter_module,
00096: &ngx_http_not_modified_filter_module,
00097: NULL
00098: };
3.2 模塊組織結構圖
共44個模塊，這些模塊的組織結構圖如下所示，因模塊較多，圖中只畫出一部分有代表性的重要模塊。
4. nginx的模塊種類
在對全局數組ngx_modules進行初始化時，即對每一個模塊進行了靜態初始化。其中對模塊的type字段的初始化是通過以下4個宏進行的。
(1) 文件./src/core/ngx_conf_file.h
#define NGX_CORE_MODULE 0x45524F43 /* "CORE" */
#define NGX_CONF_MODULE 0x464E4F43 /* "CONF" */
(2) 文件./src/event/ngx_event.h
#define NGX_EVENT_MODULE 0x544E5645 /* "EVNT" */
#define NGX_EVENT_MODULE 0x544E5645 /* "EVNT" */
(3) 文件./src/http/ngx_http_config.h
#define NGX_HTTP_MODULE 0x50545448 /* "HTTP" */
即模塊種類宏，定義爲一個十六進制的數，這個十六進制的數就是其類型對應的ASCII碼。因此，nginx共有4種類型的模塊，分別爲"CORE","CONF","EVNT","HTTP"。
實際上，如果在configure階段，使用了"--with-mail"參數，mail模塊將被編譯進來，其對應的宏如下。
#define NGX_MAIL_MODULE 0x4C49414D /* "MAIL" */
因此，嚴格來講，nginx有5中類型的模塊，"CORE","CONF","EVNT","HTTP","MAIL"。
5. nginx如何初始化這些模塊？
5.1 靜態初始化
即編譯期間完成的數據成員初始化。記mname爲某個模塊的名字，其靜態初始化過程如下。
(1) 用宏NGX_MODULE_V1初始化前7個字段
(2) 用全局對象ngx_mname_module_ctx的地址初始化ctx指針
(3) 用全局數組ngx_mname_commands[]初始化commands指針
(4) 用宏NGX_CORE_MODULE等初始化type字段
(5) 初始化init_master等callback
(6) 用宏NGX_MODULE_V1_PADDING初始化最後8個字段
由此可見，在定義該模塊(全局結構對象)時，將其ctx_index和index均初始化爲0。因此，模塊的靜態初始化(數據成員初始化)實際上只是對模塊上下文、模塊命令集和模塊類型進行初始化。
5.2 動態初始化
即nginx運行(啓動)初期，對模塊本身的初始化。
5.2.1 index字段的初始化
對各個模塊的index字段的初始化是在main函數中進行的，如下。
00325: ngx_max_module = 0;
00326: for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {
00327: ngx_modules[i]->index = ngx_max_module++;
00328: }
可見，該for-loop執行後，每個模塊的index值便是其在ngx_modules[]數組中的下標值，且全局變量ngx_max_module爲模塊個數，對於本例來講，ngx_max_module=44。
5.2.2 ctx_index字段的初始化
(1) "EVNT"類型的模塊
00877: static char *
00878: ngx_events_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
00879: {
00880: char *rv;
00881: void ***ctx;
00882: ngx_uint_t i;
00883: ngx_conf_t pcf;
00884: ngx_event_module_t *m;
00885:
00886: /* count the number of the event modules and set up their indices */
00887:
00888: ngx_event_max_module = 0;
00889: for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {
00890: if (ngx_modules[i]->type ! = NGX_EVENT_MODULE) {
00891: continue;
00892: }
00893:
00894: ngx_modules[i]->ctx_index = ngx_event_max_module++;
00895: }
(2) "HTTP"類型的模塊
00117: static char *
00118: ngx_http_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
00119: {
00120: char *rv;
00121: ngx_uint_t mi, m, s;
00122: ngx_conf_t pcf;
00123: ngx_http_module_t *module;
00124: ngx_http_conf_ctx_t *ctx;
00125: ngx_http_core_loc_conf_t *clcf;
00126: ngx_http_core_srv_conf_t **cscfp;
00127: ngx_http_core_main_conf_t *cmcf;
00128:
00129: /* the main http context */
00130:
00131: ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_conf_ctx_t));
00132: if (ctx == NULL) {
00133: return NGX_CONF_ERROR;
00134: }
00135:
00136: *(ngx_http_conf_ctx_t **) conf = ctx;
00137:
00138:
00139: /* count the number of the http modules and set up their indices */
00140:
00141: ngx_http_max_module = 0;
00142: for (m = 0; ngx_modules[m]; m++) {
00143: if (ngx_modules[m]->type ! = NGX_HTTP_MODULE) {
00144: continue;
00145: }
00146:
00147: ngx_modules[m]->ctx_index = ngx_http_max_module++;
00148: }
(3) "MAIL"類型的模塊
00072: static char *
00073: ngx_mail_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
00074: {
00075: char *rv;
00076: ngx_uint_t i, m, mi, s;
00077: ngx_conf_t pcf;
00078: ngx_array_t ports;
00079: ngx_mail_listen_t *listen;
00080: ngx_mail_module_t *module;
00081: ngx_mail_conf_ctx_t *ctx;
00082: ngx_mail_core_srv_conf_t **cscfp;
00083: ngx_mail_core_main_conf_t *cmcf;
00084:
00085: if (cmd->name.data[0] == 'i') {
00086: ngx_conf_log_error(NGX_LOG_WARN, cf, 0,
00087: "the \"imap\" directive is deprecated, "
00088: "use the \"mail\" directive instead");
00089: }
00090:
00091: /* the main mail context */
00092:
00093: ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(ngx_mail_conf_ctx_t));
00094: if (ctx == NULL) {
00095: return NGX_CONF_ERROR;
00096: }
00097:
00098: *(ngx_mail_conf_ctx_t **) conf = ctx;
00099:
00100: /* count the number of the http modules and set up their indices */
00101:
00102: ngx_mail_max_module = 0;
00103: for (m = 0; ngx_modules[m]; m++) {
00104: if (ngx_modules[m]->type ! = NGX_MAIL_MODULE) {
00105: continue;
00106: }
00107:
00108: ngx_modules[m]->ctx_index = ngx_mail_max_module++;
00109: }
5.2.3 其他初始化
其他的初始化工作，將在nginx啓動及其進程啓動分析中介紹。
6. 小結
本文主要講述了nginx的模塊及其初始化，包括所有模塊的組織，及模塊的靜態初始化和部分動態初始化。