Nginx源码研究一：NGINX模块启动

Nginx 是一个轻量级，但是高性能的 HTTP 和 代理 服务器，也是一个 IMAP/POP3/SMTP代理服务器。 它的第一个版本0.1.0是由俄罗斯的工程师Igor Sysoev与2004年10月4日发出。而本次研究是基于1.4.5版本

Nginx是采用模块化开发，对于支持的功能都是封装在各个模块下，我们也可以改造nginx，增加新的模块，在安装前使用 ./configure --add-module=path 增加在path目录下新开发的模块。可以仔细看一下configure配置文件，对于Nginx支持的模块，会生成一个ngx_modules.c文件，该文件会对支持的module做声明，并且生成一个数组ngx_module_t *ngx_modules[] 统一管理各个模块。

一、Ngnix的源码组织

我们先看Nginx的源码组织，Nginx的源码放在src文件夹下。主要分成六个部分，如下

-- src
    |-- core
    |-- event
    |   `-- modules
    |-- http
    |   `-- modules
    |       `-- perl
    |-- mail
    |-- misc
    `-- os
        `-- unix

关于这些文件夹，其中

Core文件夹下: 主要是处理nginx的入口，nginx设计的数据结构等

Event文件夹：处理网络IO情况

http文件夹：处理http请求

mail文件夹：提供邮件处理功能

Os文件夹：操作系统相关

Misc文件夹：

二、nginx的程序入口

Nginx的入口文件在src/core/nginx.c中，

 int ngx_cdecl
 main(int argc, char *const *argv)
 {
     ngx_int_t         i;
     ngx_log_t        *log;
     ngx_cycle_t      *cycle, init_cycle;
     ngx_core_conf_t  *ccf;
 
     ………
 
     //对nginx支持的模块编号，统一管理
     ngx_max_module = ;
     for (i = ; ngx_modules[i]; i++) {
         ngx_modules[i]->index = ngx_max_module++;
     }
 
     //nginx核心数据结构cycle的初始化
     cycle = ngx_init_cycle(&init_cycle);
 
 ……
 
 //选择启动模式
     if (ngx_process == NGX_PROCESS_SINGLE) {
         ngx_single_process_cycle(cycle);
 
     } else {
         ngx_master_process_cycle(cycle);
     }
 
     return ;
 }

入口程序在开始处理命令行传入的参数，例如nginx –V，nginx –t等；处理时间的初始化；日志的初始化等；这里不做详细描述。Main函数里面比较重要的是两个部分

第一部分是nginx的核心数据结构cycle的初始化

第二部分是选择启动模式。Nginx有两种启动模式，一种是单进程，一种是多进程，多进程采用master-work模式，master进程负责管理work进程，不处理http请求，work进程处理http请求

Nginx的cycle数据结构是核心数据结构，会单独列出一章来研究；我们知道NGINX支持的功能非常的多，而且可定制，那么如何管理这些功能，NGINX将这些功能分隔成各个模块，在主流程上放置钩子，达到模块的订制效果。那么先看看NGINX的模块化管理

三、Nginx的模块化管理

我们先看一下NGINX的模块类型

struct ngx_module_s {
    ngx_uint_t            ctx_index; //归属主模块的编号
    ngx_uint_t            index;  //模块的主编号
 
    ngx_uint_t            spare0;
    ngx_uint_t            spare1;
    ngx_uint_t            spare2;
    ngx_uint_t            spare3;
 
    ngx_uint_t            version;
 
    void                 *ctx;   //模块的上下文
    ngx_command_t        *commands;  //处理配置文件上的配置参数
    ngx_uint_t            type;
 
    ngx_int_t           (*init_master)(ngx_log_t *log);
 
    ngx_int_t           (*init_module)(ngx_cycle_t *cycle);
 
    ngx_int_t           (*init_process)(ngx_cycle_t *cycle);//fork子进程后
    ngx_int_t           (*init_thread)(ngx_cycle_t *cycle);
    void                (*exit_thread)(ngx_cycle_t *cycle);
    void                (*exit_process)(ngx_cycle_t *cycle);
 
    void                (*exit_master)(ngx_cycle_t *cycle);
 
    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;
};

一个模块的结构主要包含三部分

1、 模块的上下文:  生成模块配置信息关心的参数，初始化配置信息关心的参数

2、 模块的commands： 将用户定制的参数写入，管理子模块

3、 模块配置信息:确定模块关心的配置信息

Nginx有非常多的模块，同时如果有需要，可以自己定制一些模块，整体上，模块之间的关系可以按照下图所示：

从图中，我们可以看出，模块按类型做了区分。图中第一排是核心模块，二三排可以称作功能模块，但是功能模块都有一个功能核心模块(第二排)，一般情况下，模块中的init master，init module，init process，init thread，exit thread，exit process，exit master操作放在功能核心模块中，对于这些操作，其中init process如果采用的是master-work的工作模式，将会在fork子进程后，在子进程中处理

如此，我们看一下模块的启动过程

第一阶段，配置信息的生成，分析配置文件，对配置信息如果在配置文件中没有设置，则做初始化。简单如下图所示：

在配置信息设置后，会接着对module做初始化操作

第二阶段是在fork子进程后，在子进程中，将会调用所有模块的init process操作

以上基本是整个模块的管理过程

总结：文章主要考虑NGINX的文件结构，启动入口和模块化管理，从整体上认识NGINX