nginx HTTP 链接建立过程


ngx_http_init_connection()

负责建立 http 链接的是 ngx_http_init_connection(), 我们先来看一下谁会调用这个函数。

ngx_http_optimize_servers() 是一个负责合并配置项的函数,在有关 http 配置项解析的博客中曾经提到过,它会调用 ngx_http_add_listening()。

继续看 ngx_http_add_listening(), 看到 ls->handler = ngx_http_init_connection;

即 ngx_http_init_connection() 作为一个回调函数,被设置在了 listening 结构体的 handler 中。

那么它是从哪儿被调用的呢? 最简单的方法就是打印一下backtrace

#0  ngx_http_init_connection (c=0x7ffff7fa90f8) 
#1  ngx_event_accept (ev=0x73c3a0) 
#2  ngx_epoll_process_events (cycle, timer, flags) 
#3  ngx_process_events_and_timers (cycle=cycle@entry=0x716860) 
#4  ngx_single_process_cycle (cycle=cycle@entry=0x716860) 
#5  main (argc=<optimized out>, argv=<optimized out>)

原来是在 epoll 中由事件触发的,正所谓事件驱动。现在知道了它的调用者,那么继续看 init connection 具体做了哪些事。

我们先忽略对 ipv6、ssl 的处理,直接看最简单的情况,ssl 相关后续博客再分析。精简后的代码如下:

void ngx_http_init_connection() {
    c->data = hc; // data 是专门存数据的地方,之后使用

    // 拿到以前提到很多次的 ngx_http_conf_ctx_t 
    hc->conf_ctx = hc->addr_conf->default_server->ctx;

    // 连接的读事件,rev 是 ngx_event_t 类型
    rev = c->read;

    // 处理读事件,读取请求头
    // 设置了读事件的 handler,可读时就会调用 handler
    rev->handler = ngx_http_wait_request_handler;

    // 前面把读事件加入epoll,当socket有数据可读时就调用 
    // ngx_http_wait_request_handler
    // 同时因为事件也加入了定时器,超时时也会调用 handler
    ngx_handle_read_event(rev, 0);
}

ngx_http_wait_request_handler()

前面我们把 read 事件加入了 epoll,当 socket 有数据可读是就会调用本函数。又因为是事件触发,可能会被多次调用,即重入。

本函数的主要做的工作非常简单:把 socket 上能读的数据读出来,然后创建一个 http request 结构体,最后调用其他函数来解析 http 请求头。

void ngx_http_wait_request_handler() {
    // 从事件的data获得连接对象
    c = rev->data;

    // 获取配置数组。回忆前面在 init_connection里设置
    hc = c->data;
    cscf = ngx_http_get_module_srv_conf(hc->conf_ctx, 
                            ngx_http_core_module);

    // 这里的 recv 是相当于nginx 封装的 accept() 函数
    // 具体可参考 ngx_event_accept()
    n = c->recv(c, b->last, size); 

    // 创建ngx_http_request_t
    c->data = ngx_http_create_request(c);

    rev->handler = ngx_http_process_request_line;
    ngx_http_process_request_line(rev);
}

最后的 ngx_http_process_request_line(rev) 要在设置给 handler 之后立马调用一次,是因为:

1)改变读事件的 handler,之后再有数据来将会调用 ngx_http_process_request_line
2)epoll 的 ET 触发模式,需要立即处理不然就没有了。

ngx_http_process_request_line()

本函数调用recv读取数据,解析出请求行信息,存在 r->header_in里。使用用无限循环,保证读取完数据,如果返回 again ,说明客户端发送的数据不足,会继续读取。

在某些特殊情况下,比如客户端发来的请求头部特别大,导致之前预分配的 buffer 不够,那么在这个函数中也会增大 buffer。

最后,请求行处理完毕,设置读事件处理函数 ngx_http_process_request_headers()

ngx_http_process_request_headers()

这个函数大体逻辑与前一个 request_line 类似,我在看到这个函数的时候,总是与前面的 ngx_http_process_request_line() 混淆,后来仔细看了下,发现前一个叫 “request line”,这个叫 “request headers”,所以前面一个是值读取 “请求行”,比如 GET/POST 之类的;现在这个函数才是处理其他的头部信息。

在读取了完整的请求头部之后,调用 ngx_http_process_request() 做处理。

ngx_http_process_request()

这个函数主要做了下面几件事。

void ngx_http_process_request(ngx_http_request_t *r) {
 
    c->read->handler = ngx_http_request_handler;
    c->write->handler = ngx_http_request_handler;

    r->read_event_handler = ngx_http_block_reading;

    ngx_http_handler(r);
}

第一行,头部读取完毕之后,把链接的读写事件 handler 都设置为 ngx_http_request_handler,这个函数内实际调用 write_event_handler 或者 read_event_handler。

第三行,把请求的读事件设置为 ngx_http_block_reading(), 注意:第一行是把 “链接” 的 handler,这里是 “请求” 的 handler

第四行,调用 ngx_http_handler(), 马上开始运行 http 的 11 个 phase

ngx_http_core_run_phases()

ngx_http_handler 中调用这个 run phase 函数,其本身非常简单,就把代码贴在下面,而有关 run 这 11 个 phase,后续的博客再分析。

ngx_http_core_run_phases(ngx_http_request_t *r){

    ngx_http_phase_handler_t   *ph;
    ngx_http_core_main_conf_t  *cmcf;

    cmcf = ngx_http_get_module_main_conf(r, ngx_http_core_module);

    ph = cmcf->phase_engine.handlers;

    while (ph[r->phase_handler].checker) {

        rc = ph[r->phase_handler].checker(r, &ph[r->phase_handler]);
    }
}

以上的函数调用过程,也可以通过 gdb 的 backtrace 得到佐证。

#0  ngx_http_core_run_phases () 
#1  ngx_http_handler () 
#2  ngx_http_process_request ()
#3  ngx_http_process_request_headers () 
#4  ngx_http_process_request_line ()
#5  ngx_http_wait_request_handler () 
#6  ngx_epoll_process_events ()
#7  ngx_process_events_and_timers ()
#8  ngx_single_process_cycle ()
#9  main (argc=3, argv=<optimized out>)
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