Nginx源码分析 - HTTP模块篇 - ngx_http_optimize_servers函数和TCP连接建立过程

上一章，我们讲解了HTTP模块是如何初始化的。这一章节，主要讲解监听套接字初始化函数ngx_http_optimize_servers和Nginx整个连接的过程

监听套接字初始化函数ngx_http_optimize_servers

ngx_http_optimize_servers主要处理Nginx服务的监听套接字
/**
* ngx_http_optimize_servers：处理Nginx服务的监听套接字
* 说明：主要遍历Nginx服务器提供的端口，然后根据每一个IP地址:port这种配置创建一个监听套接字
* ngx_http_init_listening：初始化监听套接字
*/
static ngx_int_t
ngx_http_optimize_servers(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_main_conf_t *cmcf,
ngx_array_t *ports)
{
ngx_uint_t p, a;
ngx_http_conf_port_t *port;
ngx_http_conf_addr_t *addr;

if (ports == NULL) {
return NGX_OK;
}

/* 根据Nginx配置的端口号进行遍历 */
port = ports->elts;
for (p = 0; p < ports->nelts; p++) {

ngx_sort(port[p].addrs.elts, (size_t) port[p].addrs.nelts,
sizeof(ngx_http_conf_addr_t), ngx_http_cmp_conf_addrs);

/*
* check whether all name-based servers have the same
* configuration as a default server for given address:port
*/

addr = port[p].addrs.elts;
for (a = 0; a < port[p].addrs.nelts; a++) {

if (addr[a].servers.nelts > 1
#if (NGX_PCRE)
|| addr[a].default_server->captures
#endif
)
{
if (ngx_http_server_names(cf, cmcf, &addr[a]) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
}
}

/* 初始化监听套接字 */
if (ngx_http_init_listening(cf, &port[p]) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
}

return NGX_OK;
}
ngx_http_init_listening 主要初始化侦听套接字
/**
* 初始化侦听套接字
*/
static ngx_int_t
ngx_http_init_listening(ngx_conf_t *cf, ngx_http_conf_port_t *port)
{
ngx_uint_t i, last, bind_wildcard;
ngx_listening_t *ls;
ngx_http_port_t *hport;
ngx_http_conf_addr_t *addr;

addr = port->addrs.elts;
last = port->addrs.nelts;

/*
* If there is a binding to an "*:port" then we need to bind() to
* the "*:port" only and ignore other implicit bindings. The bindings
* have been already sorted: explicit bindings are on the start, then
* implicit bindings go, and wildcard binding is in the end.
*/

if (addr[last - 1].opt.wildcard) {
addr[last - 1].opt.bind = 1;
bind_wildcard = 1;

} else {
bind_wildcard = 0;
}

i = 0;

/* 根据IP地址 遍历 创建 listening*/
while (i < last) {

if (bind_wildcard && !addr[i].opt.bind) {
i++;
continue;
}

/* 创建侦听套接字 listening */
ls = ngx_http_add_listening(cf, &addr[i]);
if (ls == NULL) {
return NGX_ERROR;
}

hport = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_port_t));
if (hport == NULL) {
return NGX_ERROR;
}

ls->servers = hport;

hport->naddrs = i + 1;

switch (ls->sockaddr->sa_family) {

#if (NGX_HAVE_INET6)
case AF_INET6:
if (ngx_http_add_addrs6(cf, hport, addr) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
#endif
default: /* AF_INET */
if (ngx_http_add_addrs(cf, hport, addr) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}
break;
}

if (ngx_clone_listening(cf, ls) != NGX_OK) {
return NGX_ERROR;
}

addr++;
last--;
}

return NGX_OK;
}

ngx_http_add_listening 创建侦听套接字 listening
/**
* 创建侦听套接字 listening
*/
static ngx_listening_t *
ngx_http_add_listening(ngx_conf_t *cf, ngx_http_conf_addr_t *addr)
{
ngx_listening_t *ls;
ngx_http_core_loc_conf_t *clcf;
ngx_http_core_srv_conf_t *cscf;

/* 创建一个套接字 */
ls = ngx_create_listening(cf, &addr->opt.sockaddr.sockaddr,
addr->opt.socklen);
if (ls == NULL) {
return NULL;
}

ls->addr_ntop = 1;

/* 侦听套接字 的回调函数。该回调函数在ngx_event_accept函数中回调；
* 回调之后，会将读取事件回调函数rev->handler()修改成方法：ngx_http_wait_request_handler*/
ls->handler = ngx_http_init_connection;

cscf = addr->default_server;
ls->pool_size = cscf->connection_pool_size;
ls->post_accept_timeout = cscf->client_header_timeout;

clcf = cscf->ctx->loc_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

ls->logp = clcf->error_log;
ls->log.data = &ls->addr_text;
ls->log.handler = ngx_accept_log_error;

return ls;
}

Nginx整个连接的过程

通过《Nginx源码分析 - Event事件篇 - Event模块的进程初始化ngx_event_process_init 》       和当前篇章的ngx_http_optimize_servers方法，我们就能将整个Nginx的连接过程串起来了。
整个流程如下：
1. 在Nginx main函数的ngx_init_cycle()方法中，调用了ngx_open_listening_sockets函数，这个函数负责将创建的监听套接字进行套接字选项的设置（比如非阻塞、接受发送的缓冲区、绑定、监听处理）

2. HTTP模块初始化优先于Event模块，HTTP模块通过ngx_http_block()方法进行初始化，然后调用ngx_http_optimize_servers()进行套接字的创建和初始化（ngx_http_init_listening、ngx_http_add_listening、ngx_create_listening）。根据每一个IP地址:port这种配置创建监听套接字。

3. ngx_http_add_listening函数，还会将ls->handler监听套接字的回调函数设置为ngx_http_init_connection。ngx_http_init_connection此函数主要初始化一个客户端连接connection。

4. Event模块的初始化主要调用ngx_event_process_init()函数。该函数每个worker工作进程都会初始化调用。然后设置read/write的回调函数。

5. ngx_event_process_init函数中，会将接收客户端连接的事件，设置为rev->handler=ngx_event_accept方法，ngx_event_accept方法，只有在第一次客户端和Nginx服务端创建连接关系的时候调用。

6. 当客户端有连接上来，Nginx工作进程就会进入事件循环（epoll事件循环函数：ngx_epoll_process_events），发现有read读取的事件，则会调用ngx_event_accept函数。

7. 调用ngx_event_accept函数，会调用ngx_get_connection方法，得到一个客户端连接结构：ngx_connection_t结构。ngx_event_accept函数最终会调用监听套接字的handler回调函数，ls->handler(c);  。

8. 从流程3中，我们知道ls->handler的函数对应ngx_http_init_connection方法。此方法主要初始化客户端的连接ngx_connection_t，并将客户端连接read读取事件的回调函数修改成rev->handler = ngx_http_wait_request_handler


9. 也就是说，当客户端连接上来，第一次事件循环的read事件会调用回调函数：ngx_event_accept函数；而后续的read事件的handler已经被ngx_http_init_connection方法修改掉，改成了ngx_http_wait_request_handler函数了。所以客户端的读取事件都会走ngx_http_wait_request_handler函数。

10. ngx_http_wait_request_handler函数也是整个HTTP模块的数据处理的入口函数了。
如下图表格：