Nginx 是一个轻量级,但是高性能的 HTTP 和 代理 服务器,也是一个 IMAP/POP3/SMTP代理服务器。 它的第一个版本0.1.0是由俄罗斯的工程师Igor Sysoev与2004年10月4日发出。而本次研究是基于1.4.5版本

Nginx是采用模块化开发,对于支持的功能都是封装在各个模块下,我们也可以改造nginx,增加新的模块,在安装前使用 ./configure --add-module=path 增加在path目录下新开发的模块。可以仔细看一下configure配置文件,对于Nginx支持的模块,会生成一个ngx_modules.c文件,该文件会对支持的module做声明,并且生成一个数组ngx_module_t *ngx_modules[] 统一管理各个模块。

一、Ngnix的源码组织

我们先看Nginx的源码组织,Nginx的源码放在src文件夹下。主要分成六个部分,如下

-- src
|-- core
|-- event
| `-- modules
|-- http
| `-- modules
| `-- perl
|-- mail
|-- misc
`-- os
`-- unix

关于这些文件夹,其中

Core文件夹下: 主要是处理nginx的入口,nginx设计的数据结构等

Event文件夹:处理网络IO情况

http文件夹:处理http请求

mail文件夹:提供邮件处理功能

Os文件夹:操作系统相关

Misc文件夹:

二、nginx的程序入口

Nginx的入口文件在src/core/nginx.c中,

 int ngx_cdecl
main(int argc, char *const *argv)
{
ngx_int_t i;
ngx_log_t *log;
ngx_cycle_t *cycle, init_cycle;
ngx_core_conf_t *ccf; ……… //对nginx支持的模块编号,统一管理
ngx_max_module = ;
for (i = ; ngx_modules[i]; i++) {
ngx_modules[i]->index = ngx_max_module++;
} //nginx核心数据结构cycle的初始化
cycle = ngx_init_cycle(&init_cycle); …… //选择启动模式
if (ngx_process == NGX_PROCESS_SINGLE) {
ngx_single_process_cycle(cycle); } else {
ngx_master_process_cycle(cycle);
} return ;
}

入口程序在开始处理命令行传入的参数,例如nginx –V,nginx –t等;处理时间的初始化;日志的初始化等;这里不做详细描述。Main函数里面比较重要的是两个部分

第一部分是nginx的核心数据结构cycle的初始化

第二部分是选择启动模式。Nginx有两种启动模式,一种是单进程,一种是多进程,多进程采用master-work模式,master进程负责管理work进程,不处理http请求,work进程处理http请求

Nginx的cycle数据结构是核心数据结构,会单独列出一章来研究;我们知道NGINX支持的功能非常的多,而且可定制,那么如何管理这些功能,NGINX将这些功能分隔成各个模块,在主流程上放置钩子,达到模块的订制效果。那么先看看NGINX的模块化管理

三、Nginx的模块化管理

我们先看一下NGINX的模块类型

struct ngx_module_s {
ngx_uint_t ctx_index; //归属主模块的编号
ngx_uint_t index; //模块的主编号 ngx_uint_t spare0;
ngx_uint_t spare1;
ngx_uint_t spare2;
ngx_uint_t spare3; ngx_uint_t version; void *ctx; //模块的上下文
ngx_command_t *commands; //处理配置文件上的配置参数
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);//fork子进程后
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;
};

一个模块的结构主要包含三部分

1、 模块的上下文:  生成模块配置信息关心的参数,初始化配置信息关心的参数

2、 模块的commands: 将用户定制的参数写入,管理子模块

3、 模块配置信息:确定模块关心的配置信息

Nginx有非常多的模块,同时如果有需要,可以自己定制一些模块,整体上,模块之间的关系可以按照下图所示:

从图中,我们可以看出,模块按类型做了区分。图中第一排是核心模块,二三排可以称作功能模块,但是功能模块都有一个功能核心模块(第二排),一般情况下,模块中的init master,init module,init process,init thread,exit thread,exit process,exit master操作放在功能核心模块中,对于这些操作,其中init process如果采用的是master-work的工作模式,将会在fork子进程后,在子进程中处理

如此,我们看一下模块的启动过程

第一阶段,配置信息的生成,分析配置文件,对配置信息如果在配置文件中没有设置,则做初始化。简单如下图所示:

在配置信息设置后,会接着对module做初始化操作

第二阶段是在fork子进程后,在子进程中,将会调用所有模块的init process操作

以上基本是整个模块的管理过程

总结:文章主要考虑NGINX的文件结构,启动入口和模块化管理,从整体上认识NGINX

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