震撼！全網第一張原始碼分析全景圖揭祕Nginx

軒轅之風發表於2020-04-16

原始碼Nginx

不管是C/C++技術棧，還是PHP，Java技術棧，從事後端開發的朋友對nginx一定不會陌生。

想要深入學習nginx，閱讀原始碼一定是非常重要的一環，但nginx原始碼量畢竟還是不算少，一不小心就容易陷入某個細節，迷失在茫茫碼海之中。

如果有一張地圖，讓我們開啟上帝視角，總覽全域性，幫助我們快速學習整體框架結構，又能不至於迷失其中那就再好不過了！

看到這篇文章的你有福了，筆者花了不少時間，把這件事給做了，先來看個全貌（限於平臺圖片尺寸設定，這裡只能看個大概，想獲取高清大圖請看文末）：

下面選取一些關鍵部分來一窺神祕的nginx。

主程式啟動

nginx主程式啟動後，進行一系列的初始化，包括但不限於：

命令列引數解析
時間初始化
日誌初始化
ssl初始化
作業系統相關初始化
一致性hash表初始化
模組編號處理

核心初始化

另外一個最重要的初始化由ngx_init_cycle()函式完成，該函式圍繞nginx中非常核心的一個全域性資料結構ngx_cycle_t展開。

該函式完成了幾個核心初始化：

配置檔案解析
建立並監聽socket
初始化nginx各模組

nginx核心模組群

nginx是一個模組化設計的軟體，優秀的架構設計使得nginx可以擴充套件非常多的模組。

要一一描繪出這些模組顯得有些雜亂和工作量巨大，僅選取一些關鍵核心模組進行了展示：

每個模組有一個支援的命令解析列表，在初始化過程中，主程式將會遍歷所有模組的命令列表，進行配置檔案中的命令解析，如經常用的ngx_http_proxy_module:

ngx_http_core_module模組：

main函式的最後，根據是否啟用多程式模型，分別進入多程式版本的ngx_master_process_cycle和單程式版本的ngx_single_process_cycle()。

以常見的多程式版本為例，進入該函式後，首先設定程式名稱為："master process"，隨後啟動各工作子程式。

啟動子程式
經過幾層封裝，最終通過fork啟動多個子程式：

除了工作子程式，還啟動了快取管理程式。

之後主程式進入工作迴圈，週期性更新時間並檢查各全域性標記，根據不同情況給子程式傳送不同訊號。

子程式工作迴圈

子程式啟動後，進入ngx_worker_process_cycle，進行一些工作程式的初始化，隨後修改程式名稱為："worker process"。

接著進入工作迴圈函式ngx_process_events_and_timers，在該函式中主要負責：

競爭互斥鎖，拿到鎖的程式才能執行accept接受新的連線，以此在多程式之間解決驚群效應
通過epoll非同步IO模型處理網路IO事件，包括新的連線事件和已建立連線發生的讀寫事件
處理定時器佇列中到期的定時器事件，定時器通過紅黑樹的方式儲存

HTTP請求預處理

當連線有資料產生時，工作執行緒讀取socket中到來的資料，並根據HTTP協議格式進行解析，最終封裝成ngx_request_t請求物件，提交處理。

HTTP請求處理的11個階段

在nginx中各HTTP模組是以掛載的形式串接而成，以流水線工作模式進行HTTP請求的處理，nginx將一個HTTP請求的處理劃分為11個階段。

typedef enum {
    NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0,
    NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE,
    NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE,
    NGX_HTTP_REWRITE_PHASE,
    NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE,
    NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE,
    NGX_HTTP_ACCESS_PHASE,
    NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE,
    NGX_HTTP_PRECONTENT_PHASE,
    NGX_HTTP_CONTENT_PHASE,
    NGX_HTTP_LOG_PHASE
} ngx_http_phases;

每階段（部分階段保留，不允許掛載）允許多個模組掛載，一個模組也可以掛載到多個階段。因此，初次完成掛載的儲存結構是一個二維陣列的形式。

不過在初始化過程中，ngx_http_init_phase_handlers函式將該二維陣列轉換成了一維陣列。下圖是nginx中各模組掛載情況：