Nginx Http框架的理解

Nginx Http框架的理解

HTTP框架是Nginx基础框架的一部分，Nginx的其它底层框架如master-worker进程模型、event模块、mail 模块等。

HTTP框架代码主要有2个模块组成：ngx_http_module和ngx_http_core_module；

我们编写的HTTP模块需要注册到HTTP框架上，才能融入HTTP请求的处理流程中。

当在nginx.conf中存在一个http{...}的配置时，即启用了HTTP框架代码，在nginx配置解析时，就已经为框架建立好了各种数据结构（尤其是HTTP模块的挂载）；

当nginx收到请求时，请求完全按照HTTP框架建立好的这种逻辑进行处理。

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一、HTTP模块开发基础

开发一个HTTP模块，需要下面几个数据结构：

1. HTTP模块配置结构
用于存储从配置文件读进来的相关指令参数；

配置模块的context有三种，分别是main、server和location，它们分别位于于http{...}、server{...}和location{...}上下文中。

其名称约定如下：ngx_http_<module name>_(main|srv|loc)_conf_t

 

2.HTTP 模块配置指令

模块的指令是定义在一个叫做ngx_command_t的静态数组中的；

ngx_command_t数组以ngx_null_command为终结符。

 

struct ngx_command_t {
    ngx_str_t             name;          // 指令名称
    ngx_uint_t            type;          // 指令所在的context和包含的参数个数
    char               *(*set)(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf);     // 解析配置，并将参数存入模块配置结构体中
    ngx_uint_t            conf;          // 指令参数的存储位置
    ngx_uint_t            offset;        // 指令参数的存储偏移量
    void                 *post;     
};

 

其中，

type 成员表明这个指令允许出现的context、参数个数：

    * NGX_HTTP_MAIN_CONF:   指令出现在main配置部分是合法的

    * NGX_HTTP_SRV_CONF:      指令在server配置部分出现是合法的 config

    * NGX_HTTP_LOC_CONF:      指令在location配置部分出现是合法的

    * NGX_HTTP_UPS_CONF:      指令在upstream配置部分出现是合法的 

   * NGX_CONF_NOARGS:        指令没有参数

    * NGX_CONF_TAKE1:           指令读入1个参数

    * NGX_CONF_TAKE7:           指令读入7个参数

   * NGX_CONF_FLAG:             指令读入1个布尔型数据 ("on" or "off")

    * NGX_CONF_1MORE:           指令至少读入1个参数

    * NGX_CONF_2MORE:           指令至少读入2个参数 

 

set 成员是一个函数指针，用于模块参数解析，可以将配置文件中的模块参数传递给模块；

该函数会在遇到指令时执行，函数有三个入参： 

   a. 指向结构体 ngx_conf_t 的指针, 这个结构体里包含需要传递给指令的参数
   b. 指向结构体 ngx_command_t 的指针
   c. 指向模块自定义配置结构体的指针 

Nginx内部提供了多个函数用来保存特定类型的数据，这些函数包括：

    * ngx_conf_set_flag_slot:      将 "on" or "off" 转换成 1 or 0

    * ngx_conf_set_str_slot:           将字符串保存为 ngx_str_t

    * ngx_conf_set_num_slot:       解析一个数字并保存为int

    * ngx_conf_set_size_slot:        解析一个数据大小(如："8k", "1m") 并保存为size_t 

 

conf 成员告诉Nginx把数据存在模块的哪个context中

     * NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET

     * NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET

     * NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET

 

offset 成员确定保存在结构体的哪个位置；

post 成员指向模块在读配置的时候需要的一些零碎变量，一般为NULL。

 

3. HTTP模块上下文结构
静态的ngx_http_module_t结构体，用来创建和合并三段context (main,server,location)，

其命名方式一般是：ngx_http_<module name>_module_ctx，

 

typedef struct {
    ngx_int_t   (*preconfiguration)(ngx_conf_t *cf);                                         //   在读入配置前调用
    ngx_int_t   (*postconfiguration)(ngx_conf_t *cf);                                       //  在读入配置后调用，用于挂载handler
    void       *(*create_main_conf)(ngx_conf_t *cf);                                            // 在创建main配置时调用（比如，用来分配空间和设置默认值）
    char       *(*init_main_conf)(ngx_conf_t *cf, void *conf);                            // 在初始化main配置时调用（比如，把原来的默认值用nginx.conf读到的值来覆盖）
    void       *(*create_srv_conf)(ngx_conf_t *cf);                                           // 在创建server配置时调用
    char       *(*merge_srv_conf)(ngx_conf_t *cf, void *prev, void *conf);          // 合并server和main配置时调用
    void       *(*create_loc_conf)(ngx_conf_t *cf);                                        // 创建location配置时调用，用于为指令参数结构体分配内存和初始化
    char       *(*merge_loc_conf)(ngx_conf_t *cf, void *prev, void *conf);         // 合并location和server配置时调用 
} ngx_http_module_t;

这些回调是在ngx_http_block()解析http{...}配置时完成的：

当遇到一个 http{...} 时，HTTP框架会调用所有HTTP模块可能实现的create_main_conf、create_srv_conf、create_loc_conf生成存储main级别配置参数结构体；

当遇到一个server{...}时，HTTP框架会调用所有HTTP模块可能实现的create_srv_conf、create_loc_conf生成存储server级别配置参数结构体；

当遇到一个location{...}时，HTTP框架会调用所有HTTP模块可能实现的create_loc_conf生成存储location级别配置参数结构体；

因此，我们开发的HTTP模块中create_loc_conf方法被调用的次数等于http{...}、server{...}、location{...}在nginx.conf出现的次数之和；

create_srv_conf方法被调用的次数等于server{...}、location{...}在nginx.conf出现的次数之和；

由于只有一个http{...}，所以create_main_conf方法只会被调用一次；

HTTP创建了如此多的结构体来存放配置项，是为了解决同名配置项的合并问题。

4、HTTP模块定义

 

一个Nginx模块被定义为一个ngx_module_t 结构，

该结构体变量命名方式为ngx_http_<module-name>_module

它包含模块的内容和指令执行方式，同时还包含一些回调函数来处理线程/进程的创建和销毁；

模块定义在有的时候会被用作查找的关键字，来查找与特定模块相关联的数据。

struct ngx_module_s {
ngx_uint_t ctx_index;　　　　// 在所有的HTTP模块中的序列号
ngx_uint_t index;　　　　　　// 在所有模块中的序列号

ngx_uint_t spare0;
ngx_uint_t spare1;
ngx_uint_t spare2;
ngx_uint_t spare3;

ngx_uint_t version;

void *ctx;　　　　　　　　　　　　// 模块上下文
ngx_command_t *commands;　　// 模块配置指令
ngx_uint_t type;　　　　　　　　// 模块类型，HTTP模块应为NGX_HTTP_MODULE

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;
};

注意：在configure之后生成的文件 objs/ngx_modules.c 中包含了模块的编译顺序。

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1、解析HTTP配置的流程

首先要理解 ngx_conf_parse() 的递归解析流程；

nginx在解析nginx.conf的时候，没读取一行配置项，就执行该配置项的解析回调（handler）；