nginx监听事件流程
在前面的几篇文章中已经分析了master进程、work进程的初始化流程。但一直没有分析监听socket的创建流程，nginx服务器只有在创建socket, 绑定socet，监听socket执行完成后，才能处理来自客户端的连接。ngx_cycle_t结构中有一个listening成员，存放的就是所有监听socket。接下来首先分析socket内部结构的维护，不同域名的管理，然后分析什么时候把监听socket添加到listening数组中，最后分析何时创建监听socket。
一、socket内部结构管理
static ngx_command_t ngx_http_core_commands[] =
{
{ ngx_string("listen"),
NGX_HTTP_SRV_CONF|NGX_CONF_1MORE,
ngx_http_core_listen,
NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET,
0,
NULL },
} 在ngx_http_core_module模块的命令列表中，listen命令的实现函数为ngx_http_core_listen。nginx.conf配置文件中，每一个server块都可以监听不同的端口，listen命令函数的作用就一个，就是为了维护socket的内部结构。如果直接分析源代码，则不好表达，也不太好理解。还是以一个例子来说明socket内部结构的维护吧!http
{
#server1，监听80端口，ip为192.168.100.1
server
{
listen 192.168.100.1:80;
server_name www.server1.com;
}
#server2，监听80端口,ip位192.168.100.2
server
{
listen 192.168.100.2:80;
server_name www.server2.com;
}
#server3，监听80端口,ip位192.168.100.1
server
{
listen 192.168.100.1:80;
server_name www.server3.com;
}
#server4，监听90端口,ip位192.168.100.4
server
{
listen 192.168.100.4:90;
server_name www.server4.com;
}
} 假设有这样一个nginx.conf配置文件。192.168.100.1
---192.168.100.2这两个ip监听同一个端口80， 而 192.168.100.4监听端口90。nginx一共监听了2个端口，则nginx维护的内部结构如下图：
在这张图中，192.168.100.1 ---192.168.100.2这两个ip监听端口80。192.168.100.1:80这个socket对应有www.server1.com; www.server3.com共两个域名。 192.168.100.2:80这个socket对应有www.server2.com共一个域名。
192.168.100.4这个ip监听90端口，对应的域名为www.server4.com
nginx维护这样的结构是为了做什么? 假设nginx在192.168.100.1 :80这个socket收到来自客户端的连接，http请求头部的host=www.server3.com。则查找过程如下:
(1)先在ports数组中查找80端口对应的结构ngx_http_conf_port_t;
(2)接着查找ngx_http_conf_port_t中的addrs数组，从而获取到192.168.100.1所在的ngx_http_conf_addr_t;
(3)然后查找ngx_http_conf_addr_t结构中的servers数组，从而获取得到www.server3.com域名所在的server块。
从这个例子可以看出，即便来自同一个ip:port的客户端连接，由于请求域名的不同，从而会获取到不同的server块进行处理。而listen命令的函数ngx_http_core_listen就是用来维护这样的一种socket结构
//解析listen命令
static char * ngx_http_core_listen(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
{
cscf->listen = 1; //表示server块配置了listen配置项
value = cf->args->elts;
u.url = value[1];
u.listen = 1;
u.default_port = 80;
//解析listen的参数1，获取监听的ip地址以及端口信息
ngx_parse_url(cf->pool, &u);
ngx_memcpy(&lsopt.u.sockaddr, u.sockaddr, u.socklen);
//给监听选项结构赋值默认值
lsopt.socklen = u.socklen;
lsopt.backlog = NGX_LISTEN_BACKLOG;
lsopt.rcvbuf = -1;
lsopt.sndbuf = -1;
//将struct sockaddr结构转为点分十进制的ip地址格式，例如172.16.3.180
(void) ngx_sock_ntop(&lsopt.u.sockaddr, lsopt.addr,
NGX_SOCKADDR_STRLEN, 1);
//listen配置的参数保存到监听选项结构
for (n = 2; n < cf->args->nelts; n++)
{
//设置默认的server块
if (ngx_strcmp(value[n].data, "default_server") == 0
|| ngx_strcmp(value[n].data, "default") == 0)
{
lsopt.default_server = 1;
continue;
}
//设置监听队列大小
if (ngx_strncmp(value[n].data, "backlog=", 8) == 0)
{
lsopt.backlog = ngx_atoi(value[n].data + 8, value[n].len - 8);
lsopt.set = 1;
lsopt.bind = 1;
if (lsopt.backlog == NGX_ERROR || lsopt.backlog == 0)
{
ngx_conf_log_error(NGX_LOG_EMERG, cf, 0,
"invalid backlog "%V"", &value[n]);
return NGX_CONF_ERROR;
}
continue;
}
}
//将server块添加到监听端口中，表示有多少个server块在监听同一个端口
if (ngx_http_add_listen(cf, cscf, &lsopt) == NGX_OK)
{
return NGX_CONF_OK;
}
return NGX_CONF_ERROR;
}
而ngx_parse_url函数是从listen配置项格式中提取到需要监听的ip地址，端口号等信息。
//根据listen命令格式"listen ip:port"获取ip， port，保存到u对应的成员中
ngx_int_t ngx_parse_url(ngx_pool_t *pool, ngx_url_t *u)
{
u_char *p;
p = u->url.data;
//格式: listen unix:/var/run/nginx.sock
if (ngx_strncasecmp(p, (u_char *) "unix:", 5) == 0)
{
return ngx_parse_unix_domain_url(pool, u);
}
if ((p[0] == ":" || p[0] == "/") && !u->listen)
{
u->err = "invalid host";
return NGX_ERROR;
}
//格式: listen [fe80::1];
if (p[0] == "[")
{
return ngx_parse_inet6_url(pool, u);
}
//根据url获取ipv4格式的地址信息()
return ngx_parse_inet_url(pool, u);
}
ngx_http_add_listen这个函数开始就是要创建图中的ports数组内容了，使得nginx能监听不同的端口。
//将server块添加到监听端口中，表示有多少个server块在监听同一个端口
ngx_int_t ngx_http_add_listen(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_srv_conf_t *cscf,
ngx_http_listen_opt_t *lsopt)
{
cmcf = ngx_http_conf_get_module_main_conf(cf, ngx_http_core_module);
//创建监听端口数组
if (cmcf->ports == NULL)
{
cmcf->ports = ngx_array_create(cf->temp_pool, 2, sizeof(ngx_http_conf_port_t));
}
sa = &lsopt->u.sockaddr;
//获取监听端口
switch (sa->sa_family)
{
default: /* AF_INET */
sin = &lsopt->u.sockaddr_in;
p = sin->sin_port;
break;
}
//查找是否存在相同的监听端口，相同则只添加server块
port = cmcf->ports->elts;
for (i = 0; i < cmcf->ports->nelts; i++)
{
if (p != port[i].port || sa->sa_family != port[i].family)
{
continue;
}
//查找到有多个ip监听同一个端口时的处理逻辑
return ngx_http_add_addresses(cf, cscf, &port[i], lsopt);
}
//指向到此，说明没有查找到相同的监听端口,则需要创建一个端口
port = ngx_array_push(cmcf->ports);
port->family = sa->sa_family;
port->port = p;
port->addrs.elts = NULL;
//如果有多个不同的ip监听同一个端口，则需要把这些ip信息保持到ngx_http_conf_port_t结构中的addrs数组中
return ngx_http_add_address(cf, cscf, port, lsopt);
} 如果有多个不同的ip监听同一个端口，则需要把这些ip信息保持到ngx_http_conf_port_t结构中的addrs数组中。ngx_http_add_address函数完成这个功能static ngx_int_t ngx_http_add_address(ngx_conf_t *cf,
ngx_http_core_srv_conf_t *cscf,
ngx_http_conf_port_t *port,
ngx_http_listen_opt_t *lsopt)
{
if (port->addrs.elts == NULL)
{
ngx_array_init(&port->addrs, cf->temp_pool, 4, sizeof(ngx_http_conf_addr_t)
}
//同一个监听端口，但对于不同的ip逻辑，则需要创建一个ngx_http_conf_addr_t结构。
//表示有多个ip地址监听同一个端口
addr = ngx_array_push(&port->addrs);
//保存监听端口的信息
addr->opt = *lsopt;
addr->hash.buckets = NULL;
addr->hash.size = 0;
addr->wc_head = NULL;
addr->wc_tail = NULL;
addr->default_server = cscf; //多个server块监听同一个端口时，有一个默认的server块
addr->servers.elts = NULL;
//将监听同一个端口的server块加入到server数组中
return ngx_http_add_server(cf, cscf, addr);
}
最终将将监听ip:port的server保存到数组中，则是由ngx_http_add_server这个函数完成。
//将监听同一个端口的server块加入到server数组中
static ngx_int_t ngx_http_add_server(ngx_conf_t *cf,
ngx_http_core_srv_conf_t *cscf,
ngx_http_conf_addr_t *addr)
{
ngx_uint_t i;
ngx_http_core_srv_conf_t **server;
//监听同一个端口的数组不存在，则创建
if (addr->servers.elts == NULL)
{
ngx_array_init(&addr->servers, cf->temp_pool, 4, sizeof(ngx_http_core_srv_conf_t *)
}
else
{
//查找是否同一个server块两次调用listen监听同一个端口
//在同一个server块中调用两次listen监听同一个端口是不允许的；例如:
//listen 80; listen 80；是非法的
server = addr->servers.elts;
for (i = 0; i < addr->servers.nelts; i++)
{
if (server[i] == cscf)
{
return NGX_ERROR;
}
}
}
//获取一个server块
server = ngx_array_push(&addr->servers);
if (server == NULL)
{
return NGX_ERROR;
}
//保存server块，表示这个server块监听ip:portsocket
*server = cscf;
}
到此为止，nginx对于监听socket维护的内部结构已经分析完成了。接下里分析下nginx服务器对不同域名的管理二、域名管理
在解析http配置块中，调用了ngx_http_optimize_servers函数，将把各个监听端口下的所有域名加入到相应哈希表中(例如:普通哈希表，前置通配符哈希表，后置通配符哈希表)。这样nginx在收到客户端连接请求时，就可以直接根据http请求头部host字段查找这些哈希表，从而获取到server块，由这个server块处理这个http请求。
//开始解析http块
static char * ngx_http_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
{
//功能: 将所有监听socket对应的服务器名加入到哈希表中。例如:有80?90两个端口。则将80端口所有server块下的
//所有服务器名加入到哈希表；将90端口所有server块下的所有服务器名加入到哈希表
if (ngx_http_optimize_servers(cf, cmcf, cmcf->ports) != NGX_OK)
{
return NGX_CONF_ERROR;
}
} ngx_http_optimize_servers这个函数负责将各个监听端口下的所有域名加入到相应哈希表中；该函数同时也会创建一个监听对象//功能: 将所有监听socket对应的服务器名加入到哈希表中。例如:有80?90两个端口。则将80端口所有server块下的
//所有服务器名加入到哈希表；将90端口所有server块下的所有服务器名加入到哈希表
static ngx_int_t ngx_http_optimize_servers(ngx_conf_t *cf,
ngx_http_core_main_conf_t *cmcf, ngx_array_t *ports)
{
//对于每一个监听端口，都会有对应多个server块监听这个端口。这每一个server块又可能有多少server名称。
//下面这个循环处理每一个端口，构成一个哈希表
port = ports->elts;
for (p = 0; p < ports->nelts; p++)
{
//将把监听同一个端口的所有ip信息排序
ngx_sort(port[p].addrs.elts, (size_t) port[p].addrs.nelts,
sizeof(ngx_http_conf_addr_t), ngx_http_cmp_conf_addrs);
addr = port[p].addrs.elts;
for (a = 0; a < port[p].addrs.nelts; a++)
{
//处理监听同一个端口的所有server块，构成一个哈希表
if (ngx_http_server_names(cf, cmcf, &addr[a]) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
}
//创建ngx_listening_s对象，并用port数组给这个对象赋值
if (ngx_http_init_listening(cf, &port[p]) != NGX_OK)
{
return NGX_ERROR;
}
}
} 函数ngx_http_server_names将创建由所有域名构成的普通哈希表，前置通配符哈希表、后置通配符哈希表。这样在收到来自客户端的请求时，可以根据http头部的host字段查找这些哈希表，进而获取到server块。
//创建服务名哈希表
static ngx_int_t ngx_http_server_names(ngx_conf_t *cf,
ngx_http_core_main_conf_t *cmcf,
ngx_http_conf_addr_t *addr)
{
//创建一个哈希数组
if (ngx_hash_keys_array_init(&ha, NGX_HASH_LARGE) != NGX_OK)
{
goto failed;
}
cscfp = addr->servers.elts;
//多个server块监听同一个端口
for (s = 0; s < addr->servers.nelts; s++)
{
name = cscfp[s]->server_names.elts;
//每一个server块又可能有多个服务器名
for (n = 0; n < cscfp[s]->server_names.nelts; n++)
{
//将服务器名加入到哈希数组中
rc = ngx_hash_add_key(&ha, &name[n].name, name[n].server,NGX_HASH_WILDCARD_KEY);
}
}
//创建普通哈希表
if (ha.keys.nelts)
{
hash.hash = &addr->hash;
hash.temp_pool = NULL;
if (ngx_hash_init(&hash, ha.keys.elts, ha.keys.nelts) != NGX_OK)
{
goto failed;
}
}
//创建前置哈希表
if (ha.dns_wc_head.nelts)
{
ngx_qsort(ha.dns_wc_head.elts, (size_t) ha.dns_wc_head.nelts,
sizeof(ngx_hash_key_t), ngx_http_cmp_dns_wildcards);
ngx_hash_wildcard_init(&hash, ha.dns_wc_head.elts, ha.dns_wc_head.nelts);
addr->wc_head = (ngx_hash_wildcard_t *) hash.hash;
}
//创建后置通配符哈希表
if (ha.dns_wc_tail.nelts)
{
ngx_hash_wildcard_init(&hash, ha.dns_wc_tail.elts,ha.dns_wc_tail.nelts);
addr->wc_tail = (ngx_hash_wildcard_t *) hash.hash;
}
}
三、监听对象的创建
而ngx_http_init_listening函数将创建一个创建一个ngx_listening_t对象，并个这个对象的成员赋值。同时将创建后的这个对象存放到cf->cycle->listening这个监听数组中保存。static ngx_int_t ngx_http_init_listening(ngx_conf_t *cf, ngx_http_conf_port_t *port)
{
while (i < last)
{
//创建一个ngx_listening_t对象，并个这个对象的成员赋值。例如设置监听回调
ls = ngx_http_add_listening(cf, &addr[i]);
if (ls == NULL)
{
return NGX_ERROR;
}
}
}
ngx_http_add_listening函数创建监听对象，并设置监听的回调为ngx_http_init_connection。在监听到客户端的连接时，这个回调将被调用。
//创建一个ngx_listening_t对象，并个这个对象的成员赋值。例如设置监听回调
static ngx_listening_t * ngx_http_add_listening(ngx_conf_t *cf, ngx_http_conf_addr_t *addr)
{
//创建一个ngx_listening_t对象
ls = ngx_create_listening(cf, &addr->opt.u.sockaddr, addr->opt.socklen);
ls->addr_ntop = 1;
//监听回调
ls->handler = ngx_http_init_connection;
//在有多少server块监听同一个端口时，使用默认块的配置
cscf = addr->default_server;
ls->pool_size = cscf->connection_pool_size;
ls->post_accept_timeout = cscf->client_header_timeout;
return ls;
}四、监听socket
在函数ngx_init_cycle有这样的代码段，用来创建socket,绑定socekt,监听socket
//初始化ngx_cycle_t结构
ngx_cycle_t * ngx_init_cycle(ngx_cycle_t *old_cycle)
{
//创建监听数组中的所有socket
if (ngx_open_listening_sockets(cycle) != NGX_OK)
{
goto failed;
}
//获取发送缓冲区，接收缓冲区大小，以及监听socket
ngx_configure_listening_sockets(cycle);
} 而函数ngx_open_listening_sockets将对监听数组中存放的所有ip,port , 执行socket, 绑定socket, 监听socket操作。如果失败，则最多重复执行5次。
//创建监听数组中的所有socket
ngx_int_t ngx_open_listening_sockets(ngx_cycle_t *cycle)
{
//因此创建soceket,绑定socket， 监听socket等操作有可能调用失败。
//失败后最多尝试5次
for (tries = 5; tries; tries--)
{
//将对所有监听数组中的ip,port,开始创建socket
ls = cycle->listening.elts;
for (i = 0; i < cycle->listening.nelts; i++)
{
//创建套接字
s = ngx_socket(ls[i].sockaddr->sa_family, ls[i].type, 0);
//绑定套接字
bind(s, ls[i].sockaddr, ls[i].socklen);
//监听套接字
listen(s, ls[i].backlog);
ls[i].listen = 1;
ls[i].fd = s;
}
ngx_msleep(500);
}
} 而ngx_configure_listening_sockets(ngx_cycle_t *cycle)函数只是简单设置socket的一些选项，例如设置发送缓冲区，接收缓冲区大小，以及监听队列大小等。
到此监听事件已经分析完了，至于把监听socket加入到epoll中，则在ngx_trylock_accept_mutex函数中完成。将监听socket加入到epoll在前面的文章中已经分析过了，在这里就不在分析了，可以参考master进程、work进程初始化这两篇文章。
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