【Nginx】事件和连接

不同的操作系统相应不同的事件驱动机制。在Linux 2.6之后使用epoll机制。相应的事件驱动模块是ngx_epoll_module。Nginx的ngx_event_core_module模块依据操作系统确定使用哪一个事件驱动模块。

事件驱动模块在ngx_module_t的ctx通用接口是ngx_event_module_t。定义例如以下所看到的：

typedef struct {
ngx_str_t              *name;   // 事件模块名字
// 解析配置项之前调用，创建存储配置项參数的结构体
void                 *(*create_conf)(ngx_cycle_t *cycle);
// 解析完配置项后的回调函数
char                 *(*init_conf)(ngx_cycle_t *cycle, void *conf);
// 每一个事件模块须要实现的10个抽象方法
ngx_event_actions_t     actions;
} ngx_event_module_t;   // 事件模块通用接口

ngx_event_actions_t结构体定义例如以下：

// 每一个事件模块须要实现的10个方法
typedef struct
{
// 将一个事件加入到事件驱动机制
ngx_int_t  (*add)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 将一个事件从事件驱动机制中删除
ngx_int_t  (*del)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 启动一个事件，眼下没有调用这种方法
ngx_int_t  (*enable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 禁用一个事件，眼下没有调用这种方法
ngx_int_t  (*disable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 将一个连接加入到事件驱动机制中。连接上的读、写事件即被加入到了事件驱动机制中
ngx_int_t  (*add_conn)(ngx_connection_t *c);
// 从事件驱动机制中删除一个连接的读、写事件
ngx_int_t  (*del_conn)(ngx_connection_t *c, ngx_uint_t flags);
// 暂无用
ngx_int_t  (*process_changes)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_uint_t nowait);
// 处理事件的方法，由处理、分发核心函数ngx_process_events_and_timers调用
ngx_int_t  (*process_events)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags);
// 初始化事件驱动模块
ngx_int_t  (*init)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer);
// 事件驱动模块退出前调用的方法
void       (*done)(ngx_cycle_t *cycle);
} ngx_event_actions_t;

事件由ngx_event_t结构体定义：

typedef struct ngx_event_s       ngx_event_t;   // 代表事件的结构体
// 代表事件的结构体
struct ngx_event_s {
...
ngx_event_handler_pt  handler;  // 核心，事件消费函数，定义怎样处理事件
...
};

在ngx_event_t中，我们最关心handler成员。它决定了它所属的事件发生时的处理方法。

事件不须要创建。由于在Nginx启动时初始化ngx_cycle_t的过程中就分配了全部读、写事件的空间：

struct ngx_cycle_s {
...
ngx_connection_t         *connections;  // 保存当前进程中全部的连接
ngx_event_t              *read_events;  // 保存全部的读事件
ngx_event_t              *write_events; // 保存全部的写事件
...
};

这样，每一个连接就相应了一个写事件和一个读事件。将事件加入到epoll的方法例如以下：

ngx_handle_read_event：将读事件加入到事件驱动模块(epoll)中。
ngx_handle_write_event：将写事件加入到事件驱动模块(epoll)中。

当把事件加入到epoll等事件驱动机制中后，将会发生一连串的触发事件的反应：

连接上出现可读/可写事件
epoll机制捕获到这一事件后返回
连接所相应的读/写事件结构体中的handler函数被调用

连接的定义
在Nginx中定义了两种连接：

ngx_connection_t：被动连接。

由client主动发起。
ngx_peer_connection_t：主动连接。用于主动和上游server进行通信。

这里仅仅关心被动连接，被动连接的定义例如以下所看到的：

// 表示一个连接的结构体
struct ngx_connection_s {
void               *data;   // 连接未使用时，充当next指针连接池中下一个空暇的连接，当被使用时，是详细情况而定
ngx_event_t        *read;   // 连接相应的读事件
ngx_event_t        *write;  // 连接相应的写事件
ngx_socket_t        fd;     // 套接字描写叙述符
ngx_recv_pt         recv;       // 接收方法1
ngx_send_pt         send;       // 发送方法1
ngx_recv_chain_pt   recv_chain; // 接收方法2
ngx_send_chain_pt   send_chain; // 发送方法2
ngx_listening_t    *listening;  // 连接相应的监听对象
off_t               sent;       // 已发出去的字节数
ngx_log_t          *log;
ngx_pool_t         *pool;       // 内存池
struct sockaddr    *sockaddr;   // 保存网络地址
socklen_t           socklen;    // 网络地址长度
ngx_str_t           addr_text;  // clientIP地址
ngx_str_t           proxy_protocol_addr;
struct sockaddr    *local_sockaddr; // 本机所监听的网络地址
socklen_t           local_socklen;  // 网络地址长度
ngx_buf_t          *buffer; // 接收buffer
...
};

当Nginxserver接和client建立连接后，就会获得一个ngx_connection_t实体。和事件一样，连接不须要额外创建。它是从ngx_connection_t连接池中获得的，连接池在Nginx启动阶段就已经分配好了。由ngx_cycle_t结构体的connections成员和free_connections成员共同管理，例如以下图所看到的：



从上图能够看出，connections指向整个连接池开头，free_connections指向第一个空暇连接。获得和归还连接都是在free_connections指向的空暇链表表头进行的。

注意，上图左側的队列在物理存储上是连续存储的，也就是数组，而空暇链表是一条逻辑上的链表（通过data成员相连）用于管理空暇连接。数组的大小由配置文件里的配置项决定。上面说过，一个连接相应一个读事件和一个写事件，从上图能够看出，同样下标的连接和事件相互关联。

向连接池获取连接和归还连接到连接池的函数接口例如以下：

ngx_get_connection：获取连接。也就是得到一个ngx_connection_t结构体实体。
ngx_free_connection：归还连接。

參考：

《深入理解Nginx》 P287-P300.