nginx架构总结--nginx源码系列（一）

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我是靠谱客的博主无奈秀发，最近开发中收集的这篇文章主要介绍nginx架构总结--nginx源码系列（一），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

总述：
nginx自身是高度模块化设计的，我们可以方便的开发任何基于tcp的模块（比如http模块，mail模块）。
注：一、开发一个nginx模块，必须遵守的原则有：1、实现模块开发的接口 2、不能有阻塞的系统调用
二、web服务器提高网络效率的方法有：1、使用长连接（keepalive）代替短连接，减少建立、关闭连接带来的开销
2、使用压缩算法来增加相同吞吐量下的信息携带量；3、使用缓存来减少网络交互次数
nginx总结起来就是一个框架和五类模块

一、nginx的模块化设计
nginx的框架代码只占少部分，主要负责建立进程模型并使各个模块有序的执行，当然还包括一系列资源初始化和回收（从某种意义上来说，nginx自定义的数据结构和对系统调用的封装也可以视为框架代码）。
所有的模块都遵循着同样的ngx_module_t接口设计规范

//ngx_module_s是模块的定义
struct ngx_module_s {
    //对于一类模块（由下面的type成员决定类别）而言，ctx_index标示当前模块在这类模块中的序号。
    //这个成员常常是由管理这类模块的一个nginx核心模块设置的，对于所有的HTTP模块而言，ctx_index
    //是由核心模块ngx_http_module设置的。
    ngx_uint_t            ctx_index;

    //index表示当前模块在ngx_modules数组中的序号。Nginx启动的时候会根据ngx_modules数组设置各个模块的index值
    ngx_uint_t            index; 

    //spare系列的保留变量，暂未使用
    ngx_uint_t            spare0;
    ngx_uint_t            spare1;
    ngx_uint_t            spare2;
    ngx_uint_t            spare3;

    //nginx模块版本，目前只有一种，暂定为1
    ngx_uint_t            version;

    //模块上下文，每个模块有不同模块上下文,每个模块都有自己的特性，而ctx会指向特定类型模块的公共接口。
    //比如，在HTTP模块中，ctx需要指向ngx_http_module_t结构体。
    void                 *ctx;

    //模块命令集，将处理nginx.conf中的配置项
    ngx_command_t        *commands;

    //标示该模块的类型，和ctx是紧密相关的。它的取值范围是以下几种:
    //NGX_HTTP_MODULE,NGX_CORE_MODULE,NGX_CONF_MODULE,
    //NGX_EVENT_MODULE,NGX_MAIL_MODULE
    ngx_uint_t            type;

    //下面7个函数是nginx在启动，停止过程中的7个执行点
    ngx_int_t           (*init_master)(ngx_log_t *log);         //初始化master
    ngx_int_t           (*init_module)(ngx_cycle_t *cycle);     //初始化模块
    ngx_int_t           (*init_process)(ngx_cycle_t *cycle);    //初始化进程
    ngx_int_t           (*init_thread)(ngx_cycle_t *cycle);     //初始化线程
    void                (*exit_thread)(ngx_cycle_t *cycle);     //退出线程
    void                (*exit_process)(ngx_cycle_t *cycle);    //退出进程
    void                (*exit_master)(ngx_cycle_t *cycle);     //退出master

    //保留字段，无用，可以使用NGX_MODULE_V1_PADDING来替换
    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;
};

基本接口ngx_module_t只涉及模块的初始化、退出以及对配置项的处理。如上代码所示，ngx_module_t结构体作为所有模块的通用接口，只定义了init_master 、init_module、init_process、init_thread、exit_thread、exit_process、exit_master这七个回调方法，而init_master 、init_thread、exit_thread这三个方法目前没有使用，后两个是因为nginx目前没有使用线程（因为多线程代码实现更难控制）。他们负责模块的初始化和退出，同时他们可以处理核心结构体ngx_cycle_t（每个进程都有一个该结构体变量）。而ngx_command_t类型的commands数组指定了模块中的配置名和模块处理配置变量的方法，ctx是一个void*指针，他表示一类模块所特有的通用函数接口。
这里写图片描述
上图包括核心、事件、http、mail四类模块的ctx上下文（配置模块的ctx上下文为空），和ngx_command_t结构。
配置模块是唯一一种只有一个模块的模块类型，这是nginx最底层的模块，他指导着所有模块以配置项为核心来提供功能。因此，他是所有其他模块的基础（但是，单就conf模块对ngx_module_t接口的实现情况来说，他只是实现了include命令，以及进程退出时执行的一个回调方法）。
核心类型的模块一共只有六个：ngx_core_module、ngx_errlog、ngx_events_module、ngx_openssl_module、ngx_http_module、ngx_mail_module。非模块的框架代码只关注于如何调用六个核心模块（大部分nginx模块都是非核心模块）。

typedef struct {
    ngx_str_t             name;                                         //模块名，即ngx_core_module_ctx结构体对象的
    void               *(*create_conf)(ngx_cycle_t *cycle);             //解析配置项前，nginx框架会调用create_conf方法
    char               *(*init_conf)(ngx_cycle_t *cycle, void *conf);   //解析配置项完成后，nginx框架会调用init_conf方法
} ngx_core_module_t;

ngx_core_module_t上下文是以配置项的解析作为基础的，它提供了create_conf回调方法来创建存储配置项的数据结构，在读取nginx.conf配置文件时，会根据模块中的ngx_command_t把解析出的配置项存放在这个数据结构中；他还提供了init_conf回调方法，用于在解析完配置文件后，使用解析出的配置项初始化模块功能。（但是，很多核心模块，比如http，event，mail并没有实现这个接口，而是在解析配置的时候，比如解析http命令时，调用命令处理函数来创建数据结构和初始化模块功能，http还会在回调函数里创建http模块类型的上下文以及初始化http类的那些模块中的一些属性）。
配置模块和核心模块这两类模块是由nginx的框架代码所定义的，这里的配置模块是所有模块的基础，他实现了最基本的配置项解析功能（就是解析nginx.conf文件）。其他三类模块都不会与框架产生直接关系。事件，http，mail这三类模块，都在核心模块中各有一个模块作为自己的”代言人“，并在同类模块中还有一个作为核心业务与管理功能的模块。

注：每个ngx_listening_t都有一个ngx_connection_t与之对应，反过来则不然。这样是为了使监听套接字操作起来和连接套接字一样。完全是为了使监听套接字上的事件（只有可读事件）处理和连接套接字统一。