【Nginx】磁盘文件写入飞地发

文章继续。什么时候Nginx当用户请求一个文件，这将无法读取该文件的内容加载到内存，然后从内存发送，但电话sendfile况下，从内核直接发送出去。这样做显然效率要更高。Nginx也为我们封装好了一系列的接口。以下就来说明怎样发送一个磁盘文件给client。

和从内存直接发送数据最大的不同在于ngx_buf_t缓冲区的设置方法。ngx_buf_t结构体的定义例如以下：

struct ngx_buf_s {
    ....
    off_t            file_pos;     // 文件起始位置
    off_t            file_last;    // 文件结束位置
    ....
    ngx_file_t      *file;     // 引用的文件
    ....
};

ngx_file_t表示一个文件：

typedef struct ngx_file_s        ngx_file_t;
struct ngx_file_s {
    ngx_fd_t                   fd;              // 文件描写叙述符
    ngx_str_t                  name;            // 文件名称
    ngx_file_info_t            info;            // 文件相关信息，相当于stat结构体

    off_t                      offset;          // 告诉Nginx处理到文件何处了。一般不使用
    off_t                      sys_offset;      // 文件偏移量，一般不使用

    ngx_log_t                 *log;             // 日志对象

#if (NGX_HAVE_FILE_AIO)
    ngx_event_aio_t           *aio;
#endif

    unsigned                   valid_info:1;    // 未使用
    unsigned                   directio:1;      // 发送大文件时设为1
};

发送响应包体之前就须要对上述部分成员进行设置。以确定须要发送的文件和相关信息。

为了防止内存泄漏，HTTP框架须要在发送响应结束之后关闭文件描写叙述符，这是须要定义一个ngx_pool_cleanup_t结构体：

struct ngx_pool_cleanup_s {
    ngx_pool_cleanup_pt   handler;  // 运行实际清理工作的回调方法
    void                 *data;     // 回调方法的參数
    ngx_pool_cleanup_t   *next;     // 下一个清理对象
};

清理文件句柄的完整代码例如以下：

// 用于告诉HTTP框架，请求结束时调用cln->handler成员函数
ngx_pool_cleanup_t* cln = ngx_pool_cleanup_add(r->pool, sizeof(ngx_pool_cleanup_file_t));
if (cln == NULL)
    return NGX_ERROR;

cln->handler = ngx_pool_cleanup_file;       // ngx_pool_cleanup_file专用于关闭文件句柄

ngx_pool_cleanup_file_t  *clnf = cln->data; // cln->data为上述回调函数的參数
clnf->fd = b->file->fd;
clnf->name = b->file->name.data;
clnf->log = r->pool->log;

handler成员设为了ngx_pool_cleanup_file函数，这是Nginx本身内置的一个函数：

void
ngx_pool_cleanup_file(void *data)
{
    ngx_pool_cleanup_file_t  *c = data;

    ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, c->log, 0, "file cleanup: fd:%d",
                   c->fd);

    if (ngx_close_file(c->fd) == NGX_FILE_ERROR) {    // 关闭文件描写叙述符
        ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, c->log, ngx_errno,
                      ngx_close_file_n " \"%s\" failed", c->name);
    }
}

清理函数主要工作就是关闭文件描写叙述符，它接受的參数为一个ngx_pool_cleanup_file_t指针。该结构体定义例如以下：

typedef struct {
    ngx_fd_t              fd;   // 文件描写叙述符
    u_char               *name; // 文件名称
    ngx_log_t            *log;  // 日志对象
} ngx_pool_cleanup_file_t;

这三个成员和ngx_buf_t.ngx_file_t中的下面三个成员一一相应：

• ngx_buf_t.ngx_file_t.df
• ngx_buf_t.ngx_file_t.name
• ngx_buf_t.ngx_file_t.log

所以我们仅仅须要用ngx_buf_t内的成员对ngx_pool_cleanup_file_t结构体赋值就可以。

程序总体框架和从内存发送数据同样，以下是完整的代码：

#include <ngx_config.h>
#include <ngx_core.h>
#include <ngx_http.h>

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

static ngx_int_t ngx_http_mytest_handler(ngx_http_request_t *r);

static ngx_command_t ngx_http_mytest_commands[] =
{
    {
        ngx_string("mytest"),
        NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_HTTP_LOC_CONF | NGX_HTTP_LMT_CONF | NGX_CONF_NOARGS,
        ngx_http_mytest,
        NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,
        0,
        NULL
    },

    ngx_null_command
};

static ngx_http_module_t  ngx_http_mytest_module_ctx =
{
    NULL,                  /* preconfiguration */
    NULL,                  /* postconfiguration */

    NULL,                  /* create main configuration */
    NULL,                  /* init main configuration */

    NULL,                  /* create server configuration */
    NULL,                  /* merge server configuration */

    NULL,                /* create location configuration */
    NULL                   /* merge location configuration */
};

ngx_module_t  ngx_http_mytest_module =
{
    NGX_MODULE_V1,
    &ngx_http_mytest_module_ctx,           /* module context */
    ngx_http_mytest_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
};

static char *ngx_http_mytest(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
{
    ngx_http_core_loc_conf_t  *clcf;

    // 首先找到mytest配置项所属的配置块，clcf貌似是location块内的数据
    // 结构，事实上不然。它能够是main、srv或者loc级别配置项，也就是说在每一个
    // http{}和server{}内也都有一个ngx_http_core_loc_conf_t结构体
    clcf = ngx_http_conf_get_module_loc_conf(cf, ngx_http_core_module);

    // http框架在处理用户请求进行到NGX_HTTP_CONTENT_PHASE阶段时。假设
    // 请求的主机域名、URI与mytest配置项所在的配置块相匹配，就将调用我们
    // 实现的ngx_http_mytest_handler方法处理这个请求
    clcf->handler = ngx_http_mytest_handler;

    return NGX_CONF_OK;
}

static ngx_int_t ngx_http_mytest_handler(ngx_http_request_t *r)
{
    // 必须是GET或者HEAD方法，否则返回405 Not Allowed
    if (!(r->method & (NGX_HTTP_GET | NGX_HTTP_HEAD)))
        return NGX_HTTP_NOT_ALLOWED;

    // 丢弃请求中的包体
    ngx_int_t rc = ngx_http_discard_request_body(r);
    if (rc != NGX_OK)
        return rc;

    ngx_buf_t *b;
    b = ngx_palloc(r->pool, sizeof(ngx_buf_t));

    u_char* filename = (u_char*)"/tmp/test.txt";   // 要打开的文件名称
    b->in_file = 1;     // 设置为1表示缓冲区中发送的是文件

    // 分配代表文件的结构体空间。file成员表示缓冲区引用的文件
    b->file = ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_file_t));
    b->file->fd = ngx_open_file(filename, NGX_FILE_RDONLY | NGX_FILE_NONBLOCK, NGX_FILE_OPEN, 0);
    b->file->log = r->connection->log;  // 日志对象
    b->file->name.data = filename;      // name成员表示文件名称称
    b->file->name.len = sizeof(filename) - 1;
    if (b->file->fd <= 0)
        return NGX_HTTP_NOT_FOUND;

    r->allow_ranges = 1;    //支持断点续传

    // 获取文件长度，ngx_file_info方法封装了stat系统调用
    // info成员就表示stat结构体
    if (ngx_file_info(filename, &b->file->info) == NGX_FILE_ERROR)
        return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;

    // 设置缓冲区指向的文件块
    b->file_pos = 0;                        // 文件起始位置
    b->file_last = b->file->info.st_size;   // 文件结束为止

    // 用于告诉HTTP框架。请求结束时调用cln->handler成员函数
    ngx_pool_cleanup_t* cln = ngx_pool_cleanup_add(r->pool, sizeof(ngx_pool_cleanup_file_t));
    if (cln == NULL)
        return NGX_ERROR;

    cln->handler = ngx_pool_cleanup_file;       // ngx_pool_cleanup_file专用于关闭文件句柄

    ngx_pool_cleanup_file_t  *clnf = cln->data; // cln->data为上述回调函数的參数
    clnf->fd = b->file->fd;
    clnf->name = b->file->name.data;
    clnf->log = r->pool->log;

    // 设置返回的Content-Type
    // 注意，ngx_str_t有一个非常方便的初始化宏
    // ngx_string，它能够把ngx_str_t的data和len成员都设置好
    ngx_str_t type = ngx_string("text/plain");

    //设置返回状态码
    r->headers_out.status = NGX_HTTP_OK;
    r->headers_out.content_length_n = b->file->info.st_size;    // 正文长度
    r->headers_out.content_type = type;

    // 发送http头部
    rc = ngx_http_send_header(r);
    if (rc == NGX_ERROR || rc > NGX_OK || r->header_only)
        return rc;

    // 构造发送时的ngx_chain_t结构体
    ngx_chain_t out;
    out.buf = b;
    out.next = NULL;

    //最后一步发送包体，http框架会调用ngx_http_finalize_request方法
    return ngx_http_output_filter(r, &out);
}

依据程序的指示。在/tmp文件夹内创建test.txt文件，内容例如以下：

执行结果：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbmVzdGxlcg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="">

Nginxserver成功返回了test.txt文件内的内容。

參考：

《深入理解Nginx》 P107-P112.

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