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【Nginx】事件和连接

2024-07-11 06:09:18   220人阅读

不同的操作系统对应不同的事件驱动机制，在Linux 2.6之后使用epoll机制，对应的事件驱动模块是ngx_epoll_module。Nginx的ngx_event_core_module模块根据操作系统确定使用哪一个事件驱动模块。事件驱动模块在ngx_module_t的ctx通用接口是ngx_event_module_t，定义如下所示：

typedef struct {
    ngx_str_t              *name;   // 事件模块名字
    // 解析配置项之前调用，创建存储配置项参数的结构体
    void                 *(*create_conf)(ngx_cycle_t *cycle);
    // 解析完配置项后的回调函数
    char                 *(*init_conf)(ngx_cycle_t *cycle, void *conf);
    // 每个事件模块需要实现的10个抽象方法
    ngx_event_actions_t     actions;
} ngx_event_module_t;   // 事件模块通用接口


ngx_event_actions_t结构体定义如下：
// 每个事件模块需要实现的10个方法
typedef struct
{
    // 将一个事件添加到事件驱动机制
    ngx_int_t  (*add)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
    // 将一个事件从事件驱动机制中删除
    ngx_int_t  (*del)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
    // 启动一个事件，目前没有调用这个方法
    ngx_int_t  (*enable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
    // 禁用一个事件，目前没有调用这个方法
    ngx_int_t  (*disable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
    // 将一个连接添加到事件驱动机制中，连接上的读、写事件即被加入到了事件驱动机制中
    ngx_int_t  (*add_conn)(ngx_connection_t *c);
    // 从事件驱动机制中删除一个连接的读、写事件
    ngx_int_t  (*del_conn)(ngx_connection_t *c, ngx_uint_t flags);
    // 暂无用
    ngx_int_t  (*process_changes)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_uint_t nowait);
    // 处理事件的方法，由处理、分发核心函数ngx_process_events_and_timers调用
    ngx_int_t  (*process_events)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags);
    // 初始化事件驱动模块
    ngx_int_t  (*init)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer);
    // 事件驱动模块退出前调用的方法
    void       (*done)(ngx_cycle_t *cycle);
} ngx_event_actions_t;


事件由ngx_event_t结构体定义：
typedef struct ngx_event_s       ngx_event_t;   // 代表事件的结构体
// 代表事件的结构体
struct ngx_event_s {
    ...
    ngx_event_handler_pt  handler;  // 核心，事件消费函数，定义如何处理事件
    ...
};


在ngx_event_t中，我们最关心handler成员，它决定了它所属的事件发生时的处理方法。

事件不需要创建，因为在Nginx启动时初始化ngx_cycle_t的过程中就分配了所有读、写事件的空间：
struct ngx_cycle_s {
    ...
    ngx_connection_t         *connections;  // 保存当前进程中所有的连接
    ngx_event_t              *read_events;  // 保存所有的读事件
    ngx_event_t              *write_events; // 保存所有的写事件
    ...
};


这样，每个连接就对应了一个写事件和一个读事件。将事件添加到epoll的方法如下：
  • ngx_handle_read_event：将读事件添加到事件驱动模块(epoll)中。
  • ngx_handle_write_event：将写事件添加到事件驱动模块(epoll)中。

当把事件添加到epoll等事件驱动机制中后，将会发生一连串的触发事件的反应：
  • 连接上出现可读/可写事件
  • epoll机制捕获到这一事件后返回
  • 连接所对应的读/写事件结构体中的handler函数被调用

连接的定义
在Nginx中定义了两种连接：
  • ngx_connection_t：被动连接。由客户端主动发起。
  • ngx_peer_connection_t：主动连接。用于主动和上游服务器进行通信。
这里只关心被动连接，被动连接的定义如下所示：
// 表示一个连接的结构体
struct ngx_connection_s {
    void               *data;   // 连接未使用时，充当next指针连接池中下一个空闲的连接，当被使用时，是具体情况而定
    ngx_event_t        *read;   // 连接对应的读事件
    ngx_event_t        *write;  // 连接对应的写事件
    ngx_socket_t        fd;     // 套接字描述符
    ngx_recv_pt         recv;       // 接收方法1
    ngx_send_pt         send;       // 发送方法1
    ngx_recv_chain_pt   recv_chain; // 接收方法2
    ngx_send_chain_pt   send_chain; // 发送方法2
    ngx_listening_t    *listening;  // 连接对应的监听对象
    off_t               sent;       // 已发出去的字节数
    ngx_log_t          *log;
    ngx_pool_t         *pool;       // 内存池
    struct sockaddr    *sockaddr;   // 保存网络地址
    socklen_t           socklen;    // 网络地址长度
    ngx_str_t           addr_text;  // 客户端IP地址
    ngx_str_t           proxy_protocol_addr;
    struct sockaddr    *local_sockaddr; // 本机所监听的网络地址
    socklen_t           local_socklen;  // 网络地址长度
    ngx_buf_t          *buffer; // 接收buffer
    ...
};


当Nginx服务器接和客户端建立连接后，就会获得一个ngx_connection_t实体。和事件一样，连接不需要额外创建，它是从ngx_connection_t连接池中获得的，连接池在Nginx启动阶段就已经分配好了，由ngx_cycle_t结构体的connections成员和free_connections成员共同管理，如下图所示：


从上图可以看出，connections指向整个连接池开头，free_connections指向第一个空闲连接。获得和归还连接都是在free_connections指向的空闲链表表头进行的。注意，上图左侧的队列在物理存储上是连续存储的，也就是数组，而空闲链表是一条逻辑上的链表（通过data成员相连）用于管理空闲连接。数组的大小由配置文件中的配置项决定。上面说过，一个连接对应一个读事件和一个写事件，从上图可以看出，相同下标的连接和事件相互关联。

向连接池获取连接和归还连接到连接池的函数接口如下：
  • ngx_get_connection：获取连接，也就是得到一个ngx_connection_t结构体实体。
  • ngx_free_connection：归还连接。

参考：
《深入理解Nginx》 P287-P300.


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