nginx源碼閱讀筆記

 

最近做一個收集客戶端數據的項目, 後臺使用nginx, 通過實現nginx的模塊來處理業務.  nginx的模塊編寫不難,

但寫完後對nginx的內部機制還是雲裏霧裏, 趁週末好好閱讀一下nginx的源代碼.  下面記錄一些閱讀過程中遇

到的數據結構. 關於nginx的內部實現, 等看懂了源碼再寫.


模塊四要素:

1 模塊實例, 2 模塊上下文, 3 模塊指令, 4 指令參數


模塊定義

===================================================

struct ngx_module_s {

    ngx_uint_t            ctx_index;

    ngx_uint_t            index;


    ngx_uint_t            spare0;

    ngx_uint_t            spare1;

    ngx_uint_t            spare2;

    ngx_uint_t            spare3;


    ngx_uint_t            version;


    void                 *ctx;

    ngx_command_t        *commands;

    ngx_uint_t            type;


    ngx_int_t           (*init_master)(ngx_log_t *log);


    ngx_int_t           (*init_module)(ngx_cycle_t *cycle);


    ngx_int_t           (*init_process)(ngx_cycle_t *cycle);

    ngx_int_t           (*init_thread)(ngx_cycle_t *cycle);

    void                (*exit_thread)(ngx_cycle_t *cycle);

    void                (*exit_process)(ngx_cycle_t *cycle);


    void                (*exit_master)(ngx_cycle_t *cycle);


    uintptr_t             spare_hook0;

    uintptr_t             spare_hook1;

    uintptr_t             spare_hook2;

    uintptr_t             spare_hook3;

    uintptr_t             spare_hook4;

    uintptr_t             spare_hook5;

    uintptr_t             spare_hook6;

    uintptr_t             spare_hook7;

};  (core/ngx_conf_file.h)


模塊實例定義

===================================================

1 核心模塊

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

}; (core/nginx.c)


2 http模塊

ngx_module_t  ngx_http_module = {

    NGX_MODULE_V1,

    &ngx_http_module_ctx,                  /* module context */

    ngx_http_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

};


3 http核心模塊

ngx_module_t  ngx_http_core_module = {

    NGX_MODULE_V1,

    &ngx_http_core_module_ctx,             /* module context */

    ngx_http_core_commands,                /* module directives */

    NGX_HTTP_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

}; (http/ngx_http_core_module.c)


4 日誌模塊

ngx_module_t  ngx_errlog_module = {

    NGX_MODULE_V1,

    &ngx_errlog_module_ctx,                /* module context */

    ngx_errlog_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

};


5 事件模塊

ngx_module_t  ngx_event_core_module = {

    NGX_MODULE_V1,

    &ngx_event_core_module_ctx,            /* module context */

    ngx_event_core_commands,               /* module directives */

    NGX_EVENT_MODULE,                      /* module type */

    NULL,                                  /* init master */

    ngx_event_module_init,                 /* init module */

    ngx_event_process_init,                /* init process */

    NULL,                                  /* init thread */

    NULL,                                  /* exit thread */

    NULL,                                  /* exit process */

    NULL,                                  /* exit master */

    NGX_MODULE_V1_PADDING

};


模塊上下文定義 

===================================================

1 核心模塊上下文定義

typedef struct {

    ngx_str_t             name;

    void               *(*create_conf)(ngx_cycle_t *cycle);

    char               *(*init_conf)(ngx_cycle_t *cycle, void *conf);

} ngx_core_module_t;     (見src/core/ngx_conf_file.h)


2 事件模塊上下文定義

typedef struct {

    ngx_str_t              *name;


    void                 *(*create_conf)(ngx_cycle_t *cycle);

    char                 *(*init_conf)(ngx_cycle_t *cycle, void *conf);


    ngx_event_actions_t     actions;

} ngx_event_module_t;(見src/event/ngx_event.h)


3 http模塊上下文定義

typedef struct {

    ngx_int_t   (*preconfiguration)(ngx_conf_t *cf);

    ngx_int_t   (*postconfiguration)(ngx_conf_t *cf);


    void       *(*create_main_conf)(ngx_conf_t *cf);

    char       *(*init_main_conf)(ngx_conf_t *cf, void *conf);


    void       *(*create_srv_conf)(ngx_conf_t *cf);

    char       *(*merge_srv_conf)(ngx_conf_t *cf, void *prev, void *conf);


    void       *(*create_loc_conf)(ngx_conf_t *cf);

    char       *(*merge_loc_conf)(ngx_conf_t *cf, void *prev, void *conf);

} ngx_http_module_t;  (見src/http/ngx_http_config.h)


4 事件模塊上下文定義

ngx_event_module_t  ngx_event_core_module_ctx = {

    &event_core_name,

    ngx_event_create_conf,                 /* create configuration */

    ngx_event_init_conf,                   /* init configuration */


    { NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL }

};


模塊上下文實例

===============================================================

1 核心模塊上下文

static ngx_core_module_t  ngx_core_module_ctx = {

    ngx_string("core"),

    ngx_core_module_create_conf,

    ngx_core_module_init_conf

}; (core/nginx.c)


2 http核心模塊上下文

static ngx_http_module_t  ngx_http_core_module_ctx = {

    ngx_http_core_preconfiguration,        /* preconfiguration */

    NULL,                                  /* postconfiguration */


    ngx_http_core_create_main_conf,        /* create main configuration */

    ngx_http_core_init_main_conf,          /* init main configuration */


    ngx_http_core_create_srv_conf,         /* create server configuration */

    ngx_http_core_merge_srv_conf,          /* merge server configuration */


    ngx_http_core_create_loc_conf,         /* create location configuration */

    ngx_http_core_merge_loc_conf           /* merge location configuration */

}; (http/ngx_http_core_module.c)



存儲指令參數的結構體

===============================================================

根指令的參數

typedef struct {

     ngx_flag_t               daemon;

     ngx_flag_t               master;


     ngx_msec_t               timer_resolution;


     ngx_int_t                worker_processes;

     ngx_int_t                debug_points;


     ngx_int_t                rlimit_nofile;

     ngx_int_t                rlimit_sigpending;

     off_t                    rlimit_core;


     int                      priority;


     ngx_uint_t               cpu_affinity_n;

     u_long                  *cpu_affinity;


     char                    *username;

     ngx_uid_t                user;

     ngx_gid_t                group;


     ngx_str_t                working_directory;

     ngx_str_t                lock_file;


     ngx_str_t                pid;

     ngx_str_t                oldpid;


     ngx_array_t              env;

     char                   **environment;

} ngx_core_conf_t;


http指令的參數

typedef struct {

/* 保存所有server的配置信息 */

    ngx_array_t                servers;         /* ngx_http_core_srv_conf_t */


    ngx_http_phase_engine_t    phase_engine;


    ngx_hash_t                 headers_in_hash;


    ngx_hash_t                 variables_hash;


    ngx_array_t                variables;       /* ngx_http_variable_t */

    ngx_uint_t                 ncaptures;


    ngx_uint_t                 server_names_hash_max_size;

    ngx_uint_t                 server_names_hash_bucket_size;


    ngx_uint_t                 variables_hash_max_size;

    ngx_uint_t                 variables_hash_bucket_size;


    ngx_hash_keys_arrays_t    *variables_keys;


    ngx_array_t               *ports;


    ngx_uint_t                 try_files;       /* unsigned  try_files:1 */


    ngx_http_phase_t           phases[NGX_HTTP_LOG_PHASE + 1];

} ngx_http_core_main_conf_t;



server指令的參數

typedef struct {

    /* array of the ngx_http_server_name_t, "server_name" directive */

    ngx_array_t                 server_names;


    /* server ctx,初始化http請求ngx_http_init_request時用得到 */

    ngx_http_conf_ctx_t        *ctx;


    ngx_str_t                   server_name;


    size_t                      connection_pool_size;

    size_t                      request_pool_size;

    size_t                      client_header_buffer_size;


    ngx_bufs_t                  large_client_header_buffers;


    ngx_msec_t                  client_header_timeout;


    ngx_flag_t                  ignore_invalid_headers;

    ngx_flag_t                  merge_slashes;

    ngx_flag_t                  underscores_in_headers;


    unsigned                    listen:1;


    ngx_http_core_loc_conf_t  **named_locations;

} ngx_http_core_srv_conf_t;


location指令的參數

struct ngx_http_core_loc_conf_s {

    ngx_str_t     name;          /* location name */


    unsigned      noname:1;   /* "if () {}" block or limit_except */

    unsigned      lmt_excpt:1;

    unsigned      named:1;


    unsigned      exact_match:1;

    unsigned      noregex:1;


    unsigned      auto_redirect:1;


    /* pointer to the modules' loc_conf */

    void        **loc_conf;


    uint32_t      limit_except;

    void        **limit_except_loc_conf;


    ngx_http_handler_pt  handler;


    /* location name length for inclusive location with inherited alias */

    size_t        alias;

    ngx_str_t     root;                    /* root, alias */

    ngx_str_t     post_action;


    ngx_array_t  *root_lengths;

    ngx_array_t  *root_values;


    ngx_array_t  *types;

    ngx_hash_t    types_hash;

    ngx_str_t     default_type;


    off_t         client_max_body_size;    /* client_max_body_size */

    off_t         directio;                /* directio */

    off_t         directio_alignment;      /* directio_alignment */


    size_t        client_body_buffer_size; /* client_body_buffer_size */

    size_t        send_lowat;              /* send_lowat */

    size_t        postpone_output;         /* postpone_output */

    size_t        limit_rate;              /* limit_rate */

    size_t        limit_rate_after;        /* limit_rate_after */

    size_t        sendfile_max_chunk;      /* sendfile_max_chunk */

    size_t        read_ahead;              /* read_ahead */


    ngx_msec_t    client_body_timeout;     /* client_body_timeout */

    ngx_msec_t    send_timeout;            /* send_timeout */

    ngx_msec_t    keepalive_timeout;       /* keepalive_timeout */

    ngx_msec_t    lingering_time;          /* lingering_time */

    ngx_msec_t    lingering_timeout;       /* lingering_timeout */

    ngx_msec_t    resolver_timeout;        /* resolver_timeout */


    ngx_resolver_t  *resolver;             /* resolver */


    time_t        keepalive_header;        /* keepalive_timeout */

};


指令定義

===========================================================

struct ngx_command_s {

    ngx_str_t             name;

    ngx_uint_t            type;初始化http請求: ngx_http_init_request    

    char               *(*set)(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf);

    ngx_uint_t            conf;

    ngx_uint_t            offset;

    void                 *post;

};


cycle定義

===========================================================

struct ngx_cycle_s {

    void                  ****conf_ctx;

    ngx_pool_t               *pool;


    ngx_log_t                *log;

    ngx_log_t                 new_log;


    ngx_connection_t        **files;

    ngx_connection_t         *free_connections;

    ngx_uint_t                free_connection_n;


    ngx_queue_t               reusable_connections_queue;


    ngx_array_t               listening;

    ngx_array_t               pathes;

    ngx_list_t                open_files;

    ngx_list_t                shared_memory;


    ngx_uint_t                connection_n;

    ngx_uint_t                files_n;


    ngx_connection_t         *connections;

    ngx_event_t              *read_events;

    ngx_event_t              *write_events;


    ngx_cycle_t              *old_cycle;


    ngx_str_t                 conf_file;

    ngx_str_t                 conf_param;

    ngx_str_t                 conf_prefix;

    ngx_str_t                 prefix;

    ngx_str_t                 lock_file;

    ngx_str_t                 hostname;

};


http三大配置

===========================================================

typedef struct {

    void        **main_conf;

    void        **srv_conf;

    void        **loc_conf;

} ngx_http_conf_ctx_t;


解析配置文件的時候, 用結構體ngx_conf_s來暫時存放指令的參數

===========================================================

struct ngx_conf_s {

    char                 *name;

    ngx_array_t          *args;


    ngx_cycle_t          *cycle;

    ngx_pool_t           *pool;

    ngx_pool_t           *temp_pool;

    ngx_conf_file_t      *conf_file;

    ngx_log_t            *log;


    void                 *ctx;

    ngx_uint_t            module_type;

    ngx_uint_t            cmd_type;


    ngx_conf_handler_pt   handler;

    char                 *handler_conf;

};

在ngx_init_cycle中聲明一個這樣的變量

ngx_conf_t conf;

然後開始解析配置文件, 這個結構體可以反覆使用, 每次遇到一個指令, 就會改變conf的內容


閱讀痕跡

=====================================================================

* ngx_init_cycle:

    * ngx_conf_t.ctx = cycle->conf_ctx;


解析配置文件

* 從ngx_init_cycle調用ngx_conf_param開始解析配置文件

* ngx_conf_param再調用ngx_conf_parse解析配置文件

* ngx_conf_parse:

    * 打開配置文件

    * for循環:

        * 讀取文件, ngx_conf_read_token, 把指令名和參數存到ngx_conf_t結構體,

          每次都一條指令便返回

        * 調用ngx_conf_handler來處理這條指令:

            * 尋找指令所在的模塊

            * 檢驗指令在配置文件中的位置是否正確

            * 檢驗指令的參數個數是否合法

            * 取得指令參數要存儲的地方(比如ngx_core_conf_t,用conf指針指向),這個結構體由

              模塊的create_conf來創建, 然後把它安插在 ngx_conf_t.ctx 中

            * 調用指令的 set 函數, 把ngx_conf_t中的參數值轉存到conf指向的結構體


解析http block

如果ngx_conf_read_token返回"http {", 則調用ngx_http_block解析http block下面的配置

* ngx_http_block:

    * 創建ngx_http_conf_ctx_t結構體, 這時conf指針不再指向ngx_core_conf_t, 

      而是指向ngx_http_conf_ctx_t

    * 數一下有多少個http模塊, 並設置每個模塊的index

    * 調用所有http模塊的create_main_conf鉤子,把返回的結構體安插在ngx_http_conf_ctx_t.main_conf表中

      調用所有http模塊的create_srv_conf鉤子,把返回的結構體安插在ngx_http_conf_ctx_t.srv_conf表中

      調用所有http模塊的create_loc_conf鉤子,把返回的結構體安插在ngx_http_conf_ctx_t.loc_conf表中

    * ngx_conf_t.ctx不再指向cycle->conf_ctx, 而是指向ngx_http_conf_ctx_t 

    * 調用所有http模塊的preconfiguration鉤子

    * 再次調用ngx_conf_parse來解析http block裏面的指令, 至此http block, 

      server block, location block都解析完畢

    * 調用所有http模塊的init_main_conf鉤子 

    * 待續...


解析server block

解析htto block的時候, 如果遇到"server {", 則調用

server command的set方法:ngx_http_core_server, 開始解析server block

ngx_http_core_server:

    * 再創建一個ngx_http_conf_ctx_t結構體, 這時ngx_conf_t.ctx不再指向

      http block的ngx_http_conf_ctx_t, 而是指向這個新的ngx_http_conf_ctx_t

      ctx = new ngx_http_conf_ctx_t

      http_ctx = cf->ctx

      cf->ctx = ctx

    * server ctx的main_conf從http ctx繼承過來

      ctx->main_conf = http_ctx->main_conf;

    * 調用所有http模塊的create_srv_conf鉤子,把返回的結構體安插在ctx.srv_conf表中

      調用所有http模塊的create_loc_conf鉤子,把返回的結構體安插在ctx.loc_conf表中

    



http block下面三大conf的偏移量

-----------------------------------------------------------

#define NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET  offsetof(ngx_http_conf_ctx_t, main_conf)

#define NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET   offsetof(ngx_http_conf_ctx_t, srv_conf)

#define NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET   offsetof(ngx_http_conf_ctx_t, loc_conf)



根據ngx_http_request_t得到三大conf

-----------------------------------------------------------

#define ngx_http_get_module_main_conf(r, module)                             \

    (r)->main_conf[module.ctx_index]

#define ngx_http_get_module_srv_conf(r, module)  (r)->srv_conf[module.ctx_index]

#define ngx_http_get_module_loc_conf(r, module)  (r)->loc_conf[module.ctx_index]



根據ngx_conf_t得到三大conf

-----------------------------------------------------------

#define ngx_http_conf_get_module_main_conf(cf, module)                        \

    ((ngx_http_conf_ctx_t *) cf->ctx)->main_conf[module.ctx_index]

#define ngx_http_conf_get_module_srv_conf(cf, module)                         \

    ((ngx_http_conf_ctx_t *) cf->ctx)->srv_conf[module.ctx_index]

#define ngx_http_conf_get_module_loc_conf(cf, module)                         \

    ((ngx_http_conf_ctx_t *) cf->ctx)->loc_conf[module.ctx_index]



根據cycyle的conf_ctx得到main conf

-----------------------------------------------------------

#define ngx_http_cycle_get_module_main_conf(cycle, module)                    \

    (cycle->conf_ctx[ngx_http_module.index] ?                                 \

        ((ngx_http_conf_ctx_t *) cycle->conf_ctx[ngx_http_module.index])      \

            ->main_conf[module.ctx_index]:                                    \

        NULL)



==================== ngx_http_log_module實例 ==================


ngx_http_log_create_main_conf返回的結構體

-----------------------------------------------------------

typedef struct {

    ngx_array_t                 formats;    /* array of ngx_http_log_fmt_t */

    ngx_uint_t                  combined_used; /* unsigned  combined_used:1 */

} ngx_http_log_main_conf_t;


ngx_http_log_create_loc_conf返回的結構體

-----------------------------------------------------------

typedef struct {

    ngx_array_t                *logs;       /* array of ngx_http_log_t */


    ngx_open_file_cache_t      *open_file_cache;

    time_t                      open_file_cache_valid;

    ngx_uint_t                  open_file_cache_min_uses;


    ngx_uint_t                  off;        /* unsigned  off:1 */

} ngx_http_log_loc_conf_t;


指令

-----------------------------------------------------------

static ngx_command_t  ngx_http_log_commands[] = {


    { ngx_string("log_format"),

      NGX_HTTP_MAIN_CONF|NGX_HTTP_SRV_CONF|NGX_HTTP_LOC_CONF|NGX_CONF_2MORE,

      ngx_http_log_set_format,

      NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET,

      0,

      NULL },


    { ngx_string("access_log"),

      NGX_HTTP_MAIN_CONF|NGX_HTTP_SRV_CONF|NGX_HTTP_LOC_CONF|NGX_HTTP_LIF_CONF

                        |NGX_HTTP_LMT_CONF|NGX_CONF_TAKE123,

      ngx_http_log_set_log,    

      NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,

      0,   /* 如果使用自定義的set方法, 而且無須知道參數在結構體中的offset,那麼offset就可以設爲0 */

      NULL },


    { ngx_string("open_log_file_cache"),

      NGX_HTTP_MAIN_CONF|NGX_HTTP_SRV_CONF|NGX_HTTP_LOC_CONF|NGX_CONF_TAKE1234,

      ngx_http_log_open_file_cache,

      NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,

      0,

      NULL },


      ngx_null_command

};


上下文

-----------------------------------------------------------

static ngx_http_module_t  ngx_http_log_module_ctx = {

    NULL,                                  /* preconfiguration */

    ngx_http_log_init,                     /* postconfiguration */


    ngx_http_log_create_main_conf,         /* create main configuration */

    NULL,                                  /* init main configuration */


    NULL,                                  /* create server configuration */

    NULL,                                  /* merge server configuration */


    ngx_http_log_create_loc_conf,          /* create location configration */

    ngx_http_log_merge_loc_conf            /* merge location configration */

};


模塊實例

-----------------------------------------------------------

ngx_module_t  ngx_http_log_module = {

    NGX_MODULE_V1,

    &ngx_http_log_module_ctx,              /* module context */

    ngx_http_log_commands,                 /* module directives */

    NGX_HTTP_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

};


==================== end of ngx_http_log_module實例 ==================



注意ngx_request_s保存有http block裏面的三大conf

--------------------------------------------------------------------

struct ngx_http_request_s {

    uint32_t                          signature;         /* "HTTP" */


    ngx_connection_t                 *connection;


    void                            **ctx;

    void                            **main_conf;

    void                            **srv_conf;

    void                            **loc_conf;

}



總共創建多少個ngx_http_conf_ctx_t結構體

----------------------------------------------------

http block下創建ngx_http_conf_ctx_t

在server block下創建ngx_http_conf_ctx_t

在location block下創建ngx_http_conf_ctx_t

在location block下創建ngx_http_conf_ctx_t

在location block下創建ngx_http_conf_ctx_t

結論: http block只創建一個, 每個server都會創建一個結構體, 每個location都會創建一個結構體

疑問:server block創建的ngx_http_conf_ctx_t會保存在ngx_http_core_srv_conf_t中

    那麼location block創建的ngx_http_conf_ctx_t保存在哪裏呢?



調用 ngx_conf_parse 的時候會先保存ngx_conf_t

------------------------------------------------

ngx_conf_t save;

    save = *cf;

    cf->ctx = ctx;

    cf->cmd_type = NGX_HTTP_LOC_CONF;


    rv = ngx_conf_parse(cf, NULL);

    

    *cf = save;  


初始化http請求: ngx_http_init_request    

-----------------------------------------------    

    ngx_http_core_srv_conf_t *cscf = addr_conf->default_server;


    r->main_conf = cscf->ctx->main_conf;

    r->srv_conf = cscf->ctx->srv_conf;

    r->loc_conf = cscf->ctx->loc_conf;

 

自動收割子進程

-----------------------------------------------    

在master process中, 函數 ngx_signal_handler 用來處理信號, 若

接收到 SIGCHLD 信號, 表示有一個子進程退出了, 然後把變量 ngx_reap 置爲 1

然後在 ngx_master_process_cycle 函數中, 若檢查到 ngx_reap 等於 1,則創建

一個子進程:

if (ngx_reap) {            
    ngx_reap = 0;               
    ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "reap children");            
    live = ngx_reap_children(cycle);        
}
 
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