1.初始化服務器

server指令用于配置virtual server，我們通常會在一臺機器配置多個virtual server，監聽不同端口號，映射到不同文件目錄；nginx解析用戶配置，在所有端口創建socket并啟動監聽。

nginx解析配置文件是由各個模塊分擔處理的，每個模塊注冊并處理自己關心的配置，通過模塊結構體ngx_module_t的字段ngx_command_t *commands實現；

例如ngx_http_module是一個核心模塊，其commands字段定義如下：

struct ngx_command_s { ngx_str_t name; ngx_uint_t type; char *(*set)(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf);html' target='_blank'>static ngx_command_t ngx_http_commands[] = { { ngx_string( http ), NGX_MAIN_CONF|NGX_CONF_BLOCK|NGX_CONF_NOARGS, ngx_http_block,};

name指令名稱，解析配置文件時按照名稱能匹配查找；

type指令類型，NGX_CONF_NOARGS該配置無參數，NGX_CONF_BLOCK該配置是一個配置塊，NGX_MAIN_CONF表示配置可以出現在哪些位（NGX_MAIN_CONF、NGX_HTTP_SRV_CONF、NGX_HTTP_LOC_CONF）；

set指令處理函數指針；

可以看到解析http指令的處理函數為ngx_http_block，實現如下：

static char * ngx_http_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf) //解析main配置 //解析server配置 //解析location配置 //初始化HTTP處理流程所需的handler //初始化listening if (ngx_http_optimize_servers(cf, cmcf, cmcf- ports) != NGX_OK) { return NGX_CONF_ERROR;}

ngx_http_optimize_servers方法循環所有配置端口，創建ngx_listening_t對象，并將其添加到conf- cycle- listening（后續操作會遍歷此數組，創建socket并監聽）。方法主要操作如下圖：

注意到這里設置了ngx_listening_t的handler為ngx_http_init_connection，當接收到socket連接請求時，會調用此handler處理。

那么什么時候啟動監聽呢？全局搜索關鍵字cycle- listening可以找到。main方法會調用ngx_init_cycle，其完成了服務器初始化的大部分工作，其中就包括啟動監聽（ngx_open_listening_sockets）。

假設nginx使用epoll處理所有socket事件，什么時候將監聽事件添加到epoll呢？全局搜索關鍵字cycle- listening可以找到。ngx_event_core_module模塊是事件處理核心模塊，初始化此模塊時會執行ngx_event_process_init函數，其中將監聽事件添加到epoll。

static ngx_int_t ngx_event_process_init(ngx_cycle_t *cycle) ls = cycle- listening.elts; for (i = 0; i cycle- listening.nelts; i++) { //設置讀事件處理handler rev- handler = ngx_event_accept; ngx_add_event(rev, NGX_READ_EVENT, 0)；}

注意到接收到客戶端socket連接請求事件的處理函數是ngx_event_accept。

2.HTTP請求解析

2.1 基礎結構體

結構體ngx_connection_t存儲socket連接相關信息；nginx預先創建若干個ngx_connection_t對象，存儲在全局變量ngx_cycle- free_connections，稱之為連接池；當新生成socket時，會嘗試從連接池中獲取空閑connection連接，如果獲取失敗，則會直接關閉此socket。

指令worker_connections用于配置連接池最大連接數目，配置在events指令塊中，由ngx_event_core_module解析。

vents { use epoll; worker_connections 60000;}

當nginx作為HTTP服務器時，最大客戶端數目maxClient=worker_processesworker_connections/2；當nginx作為反向代理服務器時，最大客戶端數目maxClient=worker_processesworker_connections/4。其worker_processes為用戶配置的worker進程數目。

結構體ngx_connection_t定義如下：

struct ngx_connection_s { //空閑連接池中，data指向下一個連接，形成鏈表；取出來使用時，data指向請求結構體ngx_http_request_s void *data; //讀寫事件結構體，兩個關鍵字段：handler處理函數、timer定時器 ngx_event_t *read; ngx_event_t *write; ngx_socket_t fd; //socket fd ngx_recv_pt recv; //socket接收數據函數指針 ngx_send_pt send; //socket發送數據函數指針 ngx_buf_t *buffer; //輸入緩沖區 struct sockaddr *sockaddr; //客戶端地址 socklen_t socklen; ngx_listening_t *listening; //監聽的ngx_listening_t對象 struct sockaddr *local_sockaddr; //本地地址 socklen_t local_socklen; …………}

結構體ngx_http_request_t存儲整個HTTP請求處理流程所需的所有信息，字段非常多，這里只進行簡要說明：

struct ngx_http_request_s { ngx_connection_t *connection; //讀寫事件處理handler ngx_http_event_handler_pt read_event_handler; ngx_http_event_handler_pt write_event_handler; //請求頭緩沖區 ngx_buf_t *header_in; //解析后的請求頭 ngx_http_headers_in_t headers_in; //請求體結構體 ngx_http_request_body_t *request_body; //請求行 ngx_str_t request_line; //解析后請求行若干字段 ngx_uint_t method; ngx_uint_t http_version; ngx_str_t uri; ngx_str_t args; …………}

請求行與請求體解析相對比較簡單，這里重點講述請求頭的解析，解析后的請求頭信息都存儲在ngx_http_headers_in_t結構體中。

ngx_http_request.c文件中定義了所有的HTTP頭部，存儲在ngx_http_headers_in數組，數組的每個元素是一個ngx_http_header_t結構體，主要包含三個字段，頭部名稱、頭部解析后字段存儲在ngx_http_headers_in_t的偏移量，解析頭部的處理函數。

ngx_http_header_t ngx_http_headers_in[] = { { ngx_string( Host ), offsetof(ngx_http_headers_in_t, host), ngx_http_process_host }, { ngx_string( Connection ), offsetof(ngx_http_headers_in_t, connection), ngx_http_process_connection }, …………typedef struct { ngx_str_t name; ngx_uint_t offset; ngx_http_header_handler_pt handler;} ngx_http_header_t;

解析請求頭時，從ngx_http_headers_in數組中查找請求頭ngx_http_header_t對象，調用處理函數handler，存儲到r- headers_in對應字段。以解析Connection頭部為例，ngx_http_process_connection實現如下：

static ngx_int_t ngx_http_process_connection(ngx_http_request_t *r, ngx_table_elt_t *h, ngx_uint_t offset) if (ngx_strcasestrn(h- value.data, close , 5 - 1)) { r- headers_in.connection_type = NGX_HTTP_CONNECTION_CLOSE; } else if (ngx_strcasestrn(h- value.data, keep-alive , 10 - 1)) { r- headers_in.connection_type = NGX_HTTP_CONNECTION_KEEP_ALIVE; return NGX_OK;}

輸入參數offset在此處并沒有什么作用。注意到第二個輸入參數ngx_table_elt_t，存儲了當前請求頭的鍵值對信息：

typedef struct { ngx_uint_t hash; //請求頭key的hash值 ngx_str_t key; ngx_str_t value; u_char *lowcase_key; //請求頭key轉為小寫字符串（可以看到HTTP請求頭解析時key不區分大小寫）} ngx_table_elt_t;

再思考一個問題，從ngx_http_headers_in數組中查找請求頭對應ngx_http_header_t對象時，需要遍歷，每個元素都需要進行字符串比較，效率低下。因此nginx將ngx_http_headers_in數組轉換為哈希表，哈希表的鍵即為請求頭的key，方法ngx_http_init_headers_in_hash實現了數組到哈希表的轉換，轉換后的哈希表存儲在cmcf- headers_in_hash字段。

第1節提到，在創建socket啟動監聽時，會添加可讀事件到epoll，事件處理函數為ngx_event_accept，用于接收socket連接，分配connection連接，并調用ngx_listening_t對象的處理函數（ngx_http_init_connection）。

void ngx_event_accept(ngx_event_t *ev) s = accept4(lc- fd, (struct sockaddr *) sa, socklen, SOCK_NONBLOCK); //客戶端socket連接成功時，都需要分配connection連接，如果分配失敗則會直接關閉此socket。 //而每個worker進程連接池的最大連接數目是固定的，當不存在空閑連接時，此worker進程accept的所有socket都會被拒絕； //多個worker進程通過競爭執行epoll_wait；而當ngx_accept_disabled大于0時，會直接放棄此次競爭，同時ngx_accept_disabled減1。 //以此實現，當worker進程的空閑連接過少時，減少其競爭epoll_wait次數 ngx_accept_disabled = ngx_cycle- connection_n / 8 - ngx_cycle- free_connection_n; c = ngx_get_connection(s, ev- log); ls- handler(c);}

socket連接成功后，nginx會等待客戶端發送HTTP請求，默認會有60秒的超時時間，即60秒內沒有接收到客戶端請求時，斷開此連接，打印錯誤日志。函數ngx_http_init_connection用于設置讀事件處理函數，以及超時定時器。

void ngx_http_init_connection(ngx_connection_t *c) c- read = ngx_http_wait_request_handler; c- write- handler = ngx_http_empty_handler; ngx_add_timer(rev, c- listening- post_accept_timeout);}

全局搜索post_accept_timeout字段，可以查找到設置此超時時間的配置指令，client_header_timeout，其可以在http、server指令塊中配置。

函數ngx_http_wait_request_handler為解析HTTP請求的入口函數，實現如下：

static void ngx_http_wait_request_handler(ngx_event_t *rev) //讀事件已經超時 if (rev- timedout) { ngx_log_error(NGX_LOG_INFO, c- log, NGX_ETIMEDOUT, client timed out  ngx_http_close_connection(c); return; size = cscf- client_header_buffer_size; //client_header_buffer_size指令用于配置接收請求頭緩沖區大小 b = c- buffer; n = c- recv(c, b- last, size); //創建請求對象ngx_http_request_t，HTTP請求整個處理過程都有用； c- data = ngx_http_create_request(c); rev- handler = ngx_http_process_request_line; //設置讀事件處理函數（此次請求行可能沒有讀取完） ngx_http_process_request_line(rev);}

函數ngx_http_create_request創建并初始化ngx_http_request_t對象，注意這賦值語句r- header_in =c- buffer。

解析請求行與請求頭的代碼較為繁瑣，終點在于讀取socket數據，解析字符串，這里不做詳述。HTTP請求解析過程主要函數調用如下圖所示：

注意，解析完成請求行與請求頭，nginx就開始處理HTTP請求，并沒有等到解析完請求體再處理。處理請求入口為ngx_http_process_request。

3.處理HTTP請求

3.1 HTTP請求處理的11個階段

nginx將HTTP請求處理流程分為11個階段，絕大多數HTTP模塊都會將自己的handler添加到某個階段（將handler添加到全局唯一的數組phases中），注意其中有4個階段不能添加自定義handler，nginx處理HTTP請求時會挨個調用每個階段的handler；

typedef enum { NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0, //第一個階段，目前只有realip模塊會注冊handler，但是該模塊默認不會運行（nginx作為代理服務器時有用，后端以此獲取客戶端原始ip） NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE, //server塊中配置了rewrite指令，重寫url NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE, //查找匹配的location配置；不能自定義handler； NGX_HTTP_REWRITE_PHASE, //location塊中配置了rewrite指令，重寫url NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE, //檢查是否發生了url重寫，如果有，重新回到FIND_CONFIG階段；不能自定義handler； NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE, //訪問控制，比如限流模塊會注冊handler到此階段 NGX_HTTP_ACCESS_PHASE, //訪問權限控制，比如基于ip黑白名單的權限控制，基于用戶名密碼的權限控制等 NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE, //根據訪問權限控制階段做相應處理；不能自定義handler； NGX_HTTP_TRY_FILES_PHASE, //只有配置了try_files指令，才會有此階段；不能自定義handler； NGX_HTTP_CONTENT_PHASE, //內容產生階段，返回響應給客戶端 NGX_HTTP_LOG_PHASE //日志記錄} ngx_http_phases;

nginx使用結構體ngx_module_s表示一個模塊，其中字段ctx，是一個指向模塊上下文結構體的指針（上下文結構體的字段都是一些函數指針）；nginx的HTTP模塊上下文結構體大多都有字段postconfiguration，負責注冊本模塊的handler到某個處理階段。11個階段在解析完成http配置塊指令后初始化。

static char * ngx_http_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf) //解析http配置塊 //初始化11個階段的phases數組，注意多個模塊可能注冊到同一個階段，因此phases是一個二維數組 if (ngx_http_init_phases(cf, cmcf) != NGX_OK) { return NGX_CONF_ERROR; //遍歷索引HTTP模塊，注冊handler for (m = 0; ngx_modules[m]; m++) { if (ngx_modules[m]- type != NGX_HTTP_MODULE) { continue; module = ngx_modules[m]-  if (module- postconfiguration) { if (module- postconfiguration(cf) != NGX_OK) { return NGX_CONF_ERROR; //將二維數組轉換為一維數組，從而遍歷執行數組所有handler if (ngx_http_init_phase_handlers(cf, cmcf) != NGX_OK) { return NGX_CONF_ERROR;}

以限流模塊ngx_http_limit_req_module模塊為例，postconfiguration方法簡單實現如下：

static ngx_int_t ngx_http_limit_req_init(ngx_conf_t *cf) h = ngx_array_push( cmcf- phases[NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE].handlers); *h = ngx_http_limit_req_handler; //ngx_http_limit_req_module模塊的限流方法；nginx處理HTTP請求時，都會調用此方法判斷應該繼續執行還是拒絕請求 return NGX_OK;}

GDB調試，斷點到ngx_http_block方法執行所有HTTP模塊注冊handler之后，打印phases數組

p cmcf- phases[*].handlersp *(ngx_http_handler_pt*)cmcf- phases[*].handlers.elts

11個階段注冊的handler如下圖所示：

3.2 11個階段初始化

上面提到HTTP的11個處理階段handler存儲在phases數組，但由于多個模塊可能注冊handler到同一個階段，使得phases是一個二維數組，因此需要轉換為一維數組，轉換后存儲在cmcf- phase_engine字段，phase_engine的類型為ngx_http_phase_engine_t，定義如下：

typedef struct { ngx_http_phase_handler_t *handlers; //一維數組，存儲所有handler ngx_uint_t server_rewrite_index; //記錄NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE階段handler的索引值 ngx_uint_t location_rewrite_index; //記錄NGX_HTTP_REWRITE_PHASE階段handler的索引值} ngx_http_phase_engine_t;struct ngx_http_phase_handler_t { ngx_http_phase_handler_pt checker; //執行handler之前的校驗函數 ngx_http_handler_pt handler; ngx_uint_t next; //下一個待執行handler的索引（通過next實現handler跳轉執行）//cheker函數指針類型定義typedef ngx_int_t (*ngx_http_phase_handler_pt)(ngx_http_request_t *r, ngx_http_phase_handler_t *ph);//handler函數指針類型定義typedef ngx_int_t (*ngx_http_handler_pt)(ngx_http_request_t *r);

數組轉換函數ngx_http_init_phase_handlers實現如下：

static ngx_int_t ngx_http_init_phase_handlers(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_main_conf_t *cmcf) use_rewrite = cmcf- phases[NGX_HTTP_REWRITE_PHASE].handlers.nelts ? 1 : 0; use_access = cmcf- phases[NGX_HTTP_ACCESS_PHASE].handlers.nelts ? 1 : 0; n = use_rewrite + use_access + cmcf- try_files + 1 /* find config phase */; //至少有4個階段，這4個階段是上面說的不能注冊handler的4個階段 //計算handler數目，分配空間 for (i = 0; i NGX_HTTP_LOG_PHASE; i++) { n += cmcf- phases[i].handlers.nelts; ph = ngx_pcalloc(cf- pool, n * sizeof(ngx_http_phase_handler_t) + sizeof(void *)); //遍歷二維數組 for (i = 0; i NGX_HTTP_LOG_PHASE; i++) { h = cmcf- phases[i].handlers.elts; switch (i) { case NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE: if (cmcf- phase_engine.server_rewrite_index == (ngx_uint_t) -1) { cmcf- phase_engine.server_rewrite_index = n; //記錄NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE階段handler的索引值 checker = ngx_http_core_rewrite_phase; break; case NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE: find_config_index = n; //記錄NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE階段的索引，NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE階段可能會跳轉回此階段 ph- checker = ngx_http_core_find_config_phase; n++; ph++; continue; //進入下一個階段NGX_HTTP_REWRITE_PHASE case NGX_HTTP_REWRITE_PHASE: if (cmcf- phase_engine.location_rewrite_index == (ngx_uint_t) -1) { cmcf- phase_engine.location_rewrite_index = n; //記錄NGX_HTTP_REWRITE_PHASE階段handler的索引值 checker = ngx_http_core_rewrite_phase;  break; case NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE: if (use_rewrite) { ph- checker = ngx_http_core_post_rewrite_phase; ph- next = find_config_index; n++; ph++; continue; //進入下一個階段NGX_HTTP_ACCESS_PHASE case NGX_HTTP_ACCESS_PHASE: checker = ngx_http_core_access_phase; n++; break; case NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE: if (use_access) { ph- checker = ngx_http_core_post_access_phase; ph- next = n; ph++; continue; //進入下一個階段 case NGX_HTTP_TRY_FILES_PHASE: if (cmcf- try_files) { ph- checker = ngx_http_core_try_files_phase; n++; ph++; continue; case NGX_HTTP_CONTENT_PHASE: checker = ngx_http_core_content_phase; break; default: checker = ngx_http_core_generic_phase; //n為下一個階段第一個handler的索引 n += cmcf- phases[i].handlers.nelts; //遍歷當前階段的所有handler for (j = cmcf- phases[i].handlers.nelts - 1; j j--) { ph- checker = checker; ph- handler = h[j]; ph- next = n; ph++;}

GDB打印出轉換后的數組如下圖所示，第一列是cheker字段，第二列是handler字段，箭頭表示next跳轉；圖中有個返回的箭頭，即NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE階段可能返回到NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE；原因在于只要NGX_HTTP_REWRITE_PHASE階段產生了url重寫，就需要重新查找匹配location。

3.3 處理HTTP請求

2.2節提到HTTP請求的處理入口函數是ngx_http_process_request，其主要調用ngx_http_core_run_phases實現11個階段的執行流程；

ngx_http_core_run_phases遍歷預先設置好的cmcf- phase_engine.handlers數組，調用其checker函數，邏輯如下：

void ngx_http_core_run_phases(ngx_http_request_t *r) ph = cmcf- phase_engine.handlers; //phase_handler初始為0，表示待處理handler的索引；cheker內部會根據ph- next字段修改phase_handler while (ph[r- phase_handler].checker) { rc = ph[r- phase_handler].checker(r, ph[r- phase_handler]); if (rc == NGX_OK) { return;}

checker內部就是調用handler，并設置下一步要執行handler的索引；比如說ngx_http_core_generic_phase實現如下：

ngx_int_t ngx_http_core_generic_phase(ngx_http_request_t *r, ngx_http_phase_handler_t *ph) ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_HTTP, r- connection- log, 0, rewrite phase: %ui , r- phase_handler); rc = ph- handler(r); if (rc == NGX_OK) { r- phase_handler = ph- next; return NGX_AGAIN;}

3.4 內容產生階段

內容產生階段NGX_HTTP_CONTENT_PHASE是HTTP請求處理的第10個階段，一般情況有3個模塊注冊handler到此階段：ngx_http_static_module、ngx_http_autoindex_module和ngx_http_index_module。

但是當我們配置了proxy_pass和fastcgi_pass時，情況會有所不同；

使用proxy_pass配置上游時，ngx_http_proxy_module模塊會設置其處理函數到配置類conf；使用fastcgi_pass配置時，ngx_http_fastcgi_module會設置其處理函數到配置類conf。例如：

static char * ngx_http_fastcgi_pass(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf) ngx_http_core_loc_conf_t *clcf; clcf = ngx_http_conf_get_module_loc_conf(cf, ngx_http_core_module); clcf- handler = ngx_http_fastcgi_handler;}

階段NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE查找匹配的location，并獲取此ngx_http_core_loc_conf_t對象，將其handler賦值給ngx_http_request_t對象的content_handler字段（內容產生處理函數）。

而在執行內容產生階段的checker函數時，會執行content_handler指向的函數；查看ngx_http_core_content_phase函數實現（內容產生階段的checker函數）：

ngx_int_t ngx_http_core_content_phase(ngx_http_request_t *r, ngx_http_phase_handler_t *ph) if (r- content_handler) { //如果請求對象的content_handler字段不為空，則調用 r- write_event_handler = ngx_http_request_empty_handler; ngx_http_finalize_request(r, r- content_handler(r)); return NGX_OK; ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_HTTP, r- connection- log, 0, content phase: %ui , r- phase_handler); rc = ph- handler(r); //否則執行內容產生階段handler}

總結

nginx處理HTTP請求的流程較為復雜，因此本文只是簡單提供了一條線索：分析了nginx服務器啟動監聽的過程，HTTP請求的解析過程，11個階段的初始化與調用過程。至于HTTP解析處理的詳細流程，還需要讀者去探索。

以上就是nginx HTTP處理流程的淺析的詳細內容，PHP教程

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