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nginx源码分析
nginx-1.11.1参考书籍《深入理解nginx模块开发与架构解析》
nginx简介
Nginx的作为服务端软件,表现的主要特点是更快、高扩展、高可靠性、低内存消耗、单机支持10万以上的并发连接和热部署等优点。Nginx是一般运行模型master-worker,启动多个worker来处理请求,一般master进程不会对用户提供服务,只用于管理真正提供服务的wroker进程,主要处理命令行服务,包括如启动、停止、平滑升级和重载配置文件等工作,当任意一个worker出现意外退出时,master进程会立刻启动新的worker进程继续提供服务,保证提供服务的worker数量与配置的相同。
nginx启动流程概述
相关的Nginx的配置文档大家可以自行查看,现在我们主要分析一下nginx的代码是如何启动并执行的,直接查看nginx.c中的main函数。
int ngx_cdeclmain(int argc, char *const *argv){ ngx_buf_t *b; ngx_log_t *log; ngx_uint_t i; ngx_cycle_t *cycle, init_cycle; ngx_conf_dump_t *cd; ngx_core_conf_t *ccf; ngx_debug_init(); // 检查是否设置为debug模式 if (ngx_strerror_init() != NGX_OK) { // 初始化错误类型数组 return 1; } if (ngx_get_options(argc, argv) != NGX_OK) { // 获取解析的输入参数 return 1; } if (ngx_show_version) { // 是否是显示输出nginx版本号 ngx_show_version_info(); // 显示输出版本号 if (!ngx_test_config) { return 0; } } /* TODO */ ngx_max_sockets = -1; ngx_time_init(); // 时间初始化#if (NGX_PCRE) ngx_regex_init(); // 正则初始化#endif ngx_pid = ngx_getpid(); // 获取当前的pid log = ngx_log_init(ngx_prefix); // 初始化日志 if (log == NULL) { return 1; } /* STUB */#if (NGX_OPENSSL) ngx_ssl_init(log); // ssl初始化#endif /* * init_cycle->log is required for signal handlers and * ngx_process_options() */ ngx_memzero(&init_cycle, sizeof(ngx_cycle_t)); // 初始化init_cycle init_cycle.log = log; // 设置日志 ngx_cycle = &init_cycle; // 赋值 init_cycle.pool = ngx_create_pool(1024, log); // 创建1024个池,保证工作进程 if (init_cycle.pool == NULL) { return 1; } if (ngx_save_argv(&init_cycle, argc, argv) != NGX_OK) { // 保存命令行中输入的参数 return 1; } if (ngx_process_options(&init_cycle) != NGX_OK) { // 将ngx_get_options中获得参数赋值到ngx_cycle中 return 1; } if (ngx_os_init(log) != NGX_OK) { // 初始化系统相关变量 如cpu profile等信息 return 1; } /* * ngx_crc32_table_init() requires ngx_cacheline_size set in ngx_os_init() */ if (ngx_crc32_table_init() != NGX_OK) { // 初始化hash表 return 1; } if (ngx_add_inherited_sockets(&init_cycle) != NGX_OK) { // 继承socket套接字,在平衡启动的时候继承 return 1; } if (ngx_preinit_modules() != NGX_OK) { // 初始化模块并编号 return 1; } cycle = ngx_init_cycle(&init_cycle); // 初始化全局cycle if (cycle == NULL) { if (ngx_test_config) { ngx_log_stderr(0, "configuration file %s test failed", init_cycle.conf_file.data); } return 1; } if (ngx_test_config) { if (!ngx_quiet_mode) { ngx_log_stderr(0, "configuration file %s test is successful", cycle->conf_file.data); } if (ngx_dump_config) { cd = cycle->config_dump.elts; for (i = 0; i < cycle->config_dump.nelts; i++) { ngx_write_stdout("# configuration file "); (void) ngx_write_fd(ngx_stdout, cd[i].name.data, cd[i].name.len); ngx_write_stdout(":" NGX_LINEFEED); b = cd[i].buffer; (void) ngx_write_fd(ngx_stdout, b->pos, b->last - b->pos); ngx_write_stdout(NGX_LINEFEED); } } return 0; } if (ngx_signal) { return ngx_signal_process(cycle, ngx_signal); // 如果有信号则进行信号处理 } ngx_os_status(cycle->log); ngx_cycle = cycle; ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module); // 获取配置 if (ccf->master && ngx_process == NGX_PROCESS_SINGLE) { // 检查是否是单个进程启动 ngx_process = NGX_PROCESS_MASTER; }#if !(NGX_WIN32) if (ngx_init_signals(cycle->log) != NGX_OK) { return 1; } if (!ngx_inherited && ccf->daemon) { if (ngx_daemon(cycle->log) != NGX_OK) { return 1; } ngx_daemonized = 1; } if (ngx_inherited) { ngx_daemonized = 1; }#endif if (ngx_create_pidfile(&ccf->pid, cycle->log) != NGX_OK) { // 创建pid 文件 return 1; } if (ngx_log_redirect_stderr(cycle) != NGX_OK) { // 重定向日志输出 return 1; } if (log->file->fd != ngx_stderr) { if (ngx_close_file(log->file->fd) == NGX_FILE_ERROR) { ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, ngx_close_file_n " built-in log failed"); } } ngx_use_stderr = 0; if (ngx_process == NGX_PROCESS_SINGLE) { // 是否是单个主进程启动 ngx_single_process_cycle(cycle); } else { ngx_master_process_cycle(cycle); // 一个master 多个worker启动 } return 0;}
其中几个相对重要的函数分析一下。
传入参数ngx_get_options解析
ngx_get_options函数主要是解析传入的参数值。
static ngx_int_tngx_get_options(int argc, char *const *argv){ u_char *p; ngx_int_t i; for (i = 1; i < argc; i++) { // 传入的参数数量 p = (u_char *) argv[i]; // 获取传入的参数 if (*p++ != '-') { // 判断传入参数是否合法 ngx_log_stderr(0, "invalid option: \"%s\"", argv[i]); return NGX_ERROR; } while (*p) { switch (*p++) { case '?': case 'h': ngx_show_version = 1; ngx_show_help = 1; break; // 如果是h则显示版本信息并显示帮助信息 case 'v': ngx_show_version = 1; // 显示版本信息 break; case 'V': ngx_show_version = 1; // 显示版本信息并显示配置信息 ngx_show_configure = 1; break; case 't': ngx_test_config = 1; // 测试 break; case 'T': ngx_test_config = 1; ngx_dump_config = 1; break; case 'q': ngx_quiet_mode = 1; // 不显示error以下内容 break; case 'p': if (*p) { ngx_prefix = p; goto next; } if (argv[++i]) { ngx_prefix = (u_char *) argv[i]; goto next; } ngx_log_stderr(0, "option \"-p\" requires directory name"); return NGX_ERROR; case 'c': if (*p) { // 指定配置文件 ngx_conf_file = p; goto next; } if (argv[++i]) { ngx_conf_file = (u_char *) argv[i]; goto next; } ngx_log_stderr(0, "option \"-c\" requires file name"); return NGX_ERROR; case 'g': if (*p) { // 指定全局配置项 ngx_conf_params = p; goto next; } if (argv[++i]) { ngx_conf_params = (u_char *) argv[i]; goto next; } ngx_log_stderr(0, "option \"-g\" requires parameter"); return NGX_ERROR; case 's': if (*p) { // 通过信号 重新加载 ngx_signal = (char *) p; } else if (argv[++i]) { ngx_signal = argv[i]; } else { ngx_log_stderr(0, "option \"-s\" requires parameter"); return NGX_ERROR; } if (ngx_strcmp(ngx_signal, "stop") == 0 || ngx_strcmp(ngx_signal, "quit") == 0 || ngx_strcmp(ngx_signal, "reopen") == 0 || ngx_strcmp(ngx_signal, "reload") == 0) { ngx_process = NGX_PROCESS_SIGNALLER; // 发送信号标志 goto next; } ngx_log_stderr(0, "invalid option: \"-s %s\"", ngx_signal); return NGX_ERROR; default: ngx_log_stderr(0, "invalid option: \"%c\"", *(p - 1)); return NGX_ERROR; } } next: continue; } return NGX_OK;}
该函数主要是解析传入的参数并根据传入的参数解析。
ngx_signal_process信号发送函数
该函数主要是进行对worker进程的相关的信号的发送,其处理逻辑与kill的信号发送命令一样。
ngx_int_tngx_signal_process(ngx_cycle_t *cycle, char *sig){ ssize_t n; ngx_pid_t pid; ngx_file_t file; ngx_core_conf_t *ccf; u_char buf[NGX_INT64_LEN + 2]; ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "signal process started"); ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module); // 获取配置 ngx_memzero(&file, sizeof(ngx_file_t)); // 初始化文件 file.name = ccf->pid; file.log = cycle->log; file.fd = ngx_open_file(file.name.data, NGX_FILE_RDONLY, NGX_FILE_OPEN, NGX_FILE_DEFAULT_ACCESS); // 打开文件 if (file.fd == NGX_INVALID_FILE) { // 检查是否是合法的pid ngx_log_error(NGX_LOG_ERR, cycle->log, ngx_errno, ngx_open_file_n " \"%s\" failed", file.name.data); return 1; } n = ngx_read_file(&file, buf, NGX_INT64_LEN + 2, 0); // 读文件内容 if (ngx_close_file(file.fd) == NGX_FILE_ERROR) { ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, ngx_close_file_n " \"%s\" failed", file.name.data); } if (n == NGX_ERROR) { return 1; } while (n-- && (buf[n] == CR || buf[n] == LF)) { /* void */ } pid = ngx_atoi(buf, ++n); // 获取pid号 if (pid == (ngx_pid_t) NGX_ERROR) { // 检查是否出错 ngx_log_error(NGX_LOG_ERR, cycle->log, 0, "invalid PID number \"%*s\" in \"%s\"", n, buf, file.name.data); return 1; } return ngx_os_signal_process(cycle, sig, pid); // 调用信号处理函数}ngx_int_tngx_os_signal_process(ngx_cycle_t *cycle, char *name, ngx_pid_t pid){ ngx_signal_t *sig; for (sig = signals; sig->signo != 0; sig++) { // 获取相关信号 if (ngx_strcmp(name, sig->name) == 0) { // 比较是否是改信号 if (kill(pid, sig->signo) != -1) { // 调用kill 给Pid发送相关信号 return 0; } ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno, "kill(%P, %d) failed", pid, sig->signo); } } return 1;}
主要工作就是根据传入的参数,给进程发送信号。
ngx_single_process_cycle单个进程启动
ngx_single_process_cycle该函数就是单个进程启动,
voidngx_single_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle){ ngx_uint_t i; if (ngx_set_environment(cycle, NULL) == NULL) { // 设置环境变量 /* fatal */ exit(2); // 如果失败则退出 } for (i = 0; cycle->modules[i]; i++) { // 初始化给个module if (cycle->modules[i]->init_process) { if (cycle->modules[i]->init_process(cycle) == NGX_ERROR) { // 调用各个module的init_process方法 /* fatal */ exit(2); } } } for ( ;; ) { ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0, "worker cycle"); ngx_process_events_and_timers(cycle); // 添加时间循环与事件处理 待后文分析 if (ngx_terminate || ngx_quit) { // 如果退出 for (i = 0; cycle->modules[i]; i++) { if (cycle->modules[i]->exit_process) { cycle->modules[i]->exit_process(cycle); // 调用各个module的退出 } } ngx_master_process_exit(cycle); // 主进程退出 } if (ngx_reconfigure) { // 重新配置参数 ngx_reconfigure = 0; ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reconfiguring"); cycle = ngx_init_cycle(cycle); if (cycle == NULL) { cycle = (ngx_cycle_t *) ngx_cycle; continue; } ngx_cycle = cycle; } if (ngx_reopen) { // 重新打开日志文件 ngx_reopen = 0; ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, 0, "reopening logs"); ngx_reopen_files(cycle, (ngx_uid_t) -1); } }}
主要工作就是完成,注册事件的添加与定时器的相关操作,启动有关定时器和event的事件注册调度机制,待后文分析。至此一个基本的nginx就启动了,基本的启动流程如上所述。
总结
本文主要就是大致了解了一下nginx的启动的过程,其中启动过程中的相关配套的初始化过程,参数的解析,相关信号的注册,启动运行的模式等过程,后续会继续深入分析nginx的相关机制与运行的原理,鉴于本人才疏学浅,如有疏漏请批评指正。
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