Nginx源码研究二:NGINX的事件处理概论
NGINX作为服务端的应用程序,在客户端发出数据后,服务端在做着这样一些处理,数据先会经过网卡,网卡会和操作系统做交互,经过操作系统的协议栈处理,再和不同的应用程序交互。
在这里面涉及两个概念,一个是用户态,一个是内核态。应用程序通过系统调用函数进入内核空间,内核运行进行数据准备和数据拷贝等工作。对于NGINX来说,他是作为应用程序和操作系统交互,即是用户态和内核态的之间的交互,NGINX和内核交互方式有很多,例如open(),read() 等都是在和内核交互,而对于网络IO来说,我们知道linux下的网络IO主要有五种:
一是阻塞IO,应用程序调用内核函数,阻塞到内核完成数据准备和数据拷贝的全过程。
二是非阻塞IO,应用程序调用内核函数,不断的查问内核数据是否准备好,直到内核数据准备好,再阻塞到内核完成数据拷贝。
第三种是I/O复用,应用程序调用内核参数,告知内核关心的事件,内核在收到该事件准备好的数据后,通知应用程序,应用程序再阻塞到内核的数据拷贝完成,一般web服务器都采用这样的IO模型,例如Apache采用的select/poll,当然nginx也支持select/poll,但是在linux2.6后,NGINX一般选择epoll。
第四种是信号,应用程序安置一个信号处理函数,运行过程不阻塞,操作系统在将数据准备好后,会发送一个信号给应用程序,应用程序的信号处理函数可以做IO处理。
第五种的异步,应用程序在调用操作系统提供的异步IO函数,例如aio_read。
告知操作系统发出的请求无需立即返回,待操作系统做完数据准备和数据拷贝后,再通知应用程序通过系统调用函数指定的信号。
实际上网络I/O模型中,前四种都是同步模型,第五种是异步模型。
我们先看一下NGINX的module里面支持的IO模型。
|-- event
| |-- modules
| | |-- ngx_aio_module.c
| | |-- ngx_devpoll_module.c
| | |-- ngx_epoll_module.c
| | |-- ngx_eventport_module.c
| | |-- ngx_kqueue_module.c
| | |-- ngx_poll_module.c
| | |-- ngx_rtsig_module.c
| | |-- ngx_select_module.c
| | `-- ngx_win32_select_module.c
在本章,将重点研究NGINX使用epoll做网络IO。
NGINX做网络IO,涉及到三个module:
module名称 |
类型 |
所在文件 |
ngx_events_module |
NGX_CORE_MODULE |
ngx_event.c |
ngx_event_core_module |
NGX_EVENT_MODULE |
ngx_event.c |
ngx_epoll_module |
NGX_EVENT_MODULE |
module/ngx_epoll_module.c |
在上一章,提到了module的启动过程,在init_cycle函数,对ngx_events_module的配置信息做了生成,通过分析配置文件,调用ngx_events_commands去对NGX_EVENT_MODULE做了配置信息的生成,分析,初始化。
一、master-work工作模式的处理过程
在解决配置信息的处理后,我们来看看进程的处理过程
1、 我们选择master-work工作模式
ngx_master_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle)
{
...... ngx_start_worker_processes(cycle, ccf->worker_processes,
NGX_PROCESS_RESPAWN);
ngx_start_cache_manager_processes(cycle, ); ......
}
2、
static void
ngx_start_worker_processes(ngx_cycle_t *cycle, ngx_int_t n, ngx_int_t type)
{
ngx_int_t i;
ngx_channel_t ch; ngx_log_error(NGX_LOG_NOTICE, cycle->log, , "start worker processes"); ch.command = NGX_CMD_OPEN_CHANNEL; for (i = ; i < n; i++) { ngx_spawn_process(cycle, ngx_worker_process_cycle,
(void *) (intptr_t) i, "worker process", type); ch.pid = ngx_processes[ngx_process_slot].pid; //主进程的情况
ch.slot = ngx_process_slot;
ch.fd = ngx_processes[ngx_process_slot].channel[]; ngx_pass_open_channel(cycle, &ch);
}
}
3、
//进程生成
ngx_pid_t
ngx_spawn_process(ngx_cycle_t *cycle, ngx_spawn_proc_pt proc, void *data,
char *name, ngx_int_t respawn)
{
…… pid = fork(); switch (pid) { case -:
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
"fork() failed while spawning \"%s\"", name);
ngx_close_channel(ngx_processes[s].channel, cycle->log);
return NGX_INVALID_PID; case : //子进程进入到proc
ngx_pid = ngx_getpid();
proc(cycle, data);
break; default: //父进程继续
break;
} …… return pid;
}
4、
static void
ngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data)
{
…… ngx_worker_process_init(cycle, worker); ngx_setproctitle("worker process"); …… for ( ;; ) {
……
ngx_process_events_and_timers(cycle);
……
}
}
5、
static void
ngx_worker_process_init(ngx_cycle_t *cycle, ngx_int_t worker)
{
…… for (i = ; ngx_modules[i]; i++) {
if (ngx_modules[i]->init_process) {
if (ngx_modules[i]->init_process(cycle) == NGX_ERROR) {
/* fatal */
exit();
}
}
} …… if (ngx_add_channel_event(cycle, ngx_channel, NGX_READ_EVENT,
ngx_channel_handler)
== NGX_ERROR)
{
/* fatal */
exit();
}
}
6、
static ngx_int_t
ngx_event_process_init(ngx_cycle_t *cycle)
{
...... //初始化module的action ......
cycle->connections =
ngx_alloc(sizeof(ngx_connection_t) * cycle->connection_n, cycle->log);
if (cycle->connections == NULL) {
return NGX_ERROR;
} c = cycle->connections; cycle->read_events = ngx_alloc(sizeof(ngx_event_t) * cycle->connection_n,
cycle->log);
if (cycle->read_events == NULL) {
return NGX_ERROR;
} rev = cycle->read_events;
for (i = ; i < cycle->connection_n; i++) {
rev[i].closed = ;
rev[i].instance = ;
#if (NGX_THREADS)
rev[i].lock = &c[i].lock;
rev[i].own_lock = &c[i].lock;
#endif
} cycle->write_events = ngx_alloc(sizeof(ngx_event_t) * cycle->connection_n,
cycle->log);
if (cycle->write_events == NULL) {
return NGX_ERROR;
} wev = cycle->write_events;
for (i = ; i < cycle->connection_n; i++) {
wev[i].closed = ;
#if (NGX_THREADS)
wev[i].lock = &c[i].lock;
wev[i].own_lock = &c[i].lock;
#endif
} i = cycle->connection_n;
next = NULL; do {
i--; c[i].data = next;
c[i].read = &cycle->read_events[i];
c[i].write = &cycle->write_events[i];
c[i].fd = (ngx_socket_t) -; next = &c[i]; #if (NGX_THREADS)
c[i].lock = ;
#endif
} while (i); cycle->free_connections = next;
cycle->free_connection_n = cycle->connection_n; /* for each listening socket */ ls = cycle->listening.elts;
for (i = ; i < cycle->listening.nelts; i++) { ...... rev->handler = ngx_event_accept; if (ngx_use_accept_mutex) {
continue;
} if (ngx_event_flags & NGX_USE_RTSIG_EVENT) {
if (ngx_add_conn(c) == NGX_ERROR) {
return NGX_ERROR;
} } else {
if (ngx_add_event(rev, NGX_READ_EVENT, ) == NGX_ERROR) {
return NGX_ERROR;
}
} #endif } return NGX_OK;
}
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