nginx释放请求与tcp连接

        前面的文章分析了nginx服务器如何接收http请求行、请求头部、然后调用各个模块共同协作处理请求、以及接收包体等过程。现在来分析下nginx服务器是如何结束一个http请求的(关闭http请求与tcp连接)。结束一个http请求的过程就复杂多了，在结束一个请求过程中，nginx考虑了各种可能出现的场景。例如: (1)在客户端访问的文件不存在时，如果指定了error page指令，则在请求结束时发送这个特殊的错误页面给客户端；  (2)如果在给客户端发送响应时，一次调度并没有发送完所有的数据，则会重新注册请求的写回调，以便再次调度执行时，能够继续向客户端发送响应数据；
(3)如果原始请求的的引用计数不为0时，不会真正释放请求，等待引用计数为0时才释放。

        用于释放一个http请求的接口很多，但http框架只提供了2个释放请求的接口给http模块调用， ngx_http_finalize_request用于正常结束一个请求；  而ngx_http_terminate_request用于强制终止一个请求，不管当前是否还在读取来自客户端的数据。其它接口都是http框架内部使用的，http模块不能调用。下面看下正常结束一个http请求的函数调用关系：



        ngx_http_finalize_request函数用于正常结束一个http请求，这是大部分http模块会调用的函数。图中越往上的是高层接口，ngx_http_close_request函数内会调用两个最底层函数，一个用于释放一个请求，另一个用于释放一个连接。还是按照从底层往上来分析如何结束一个http请求并释放tcp连接吧!

一、调用底层接口释放请求

//关闭一个请求(将引用计数减去1，如果引用计数为0则会真正的关闭请求，否则不会关闭请求)
static void ngx_http_close_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
//在用释放请求时，先把引用计数减1，然后引用计数还不为0则说明可能还有其他http模块需要
//使用到这个请求，此时还不能释放请求，函数直接返回。
r->count--;
if (r->count || r->blocked)
{
return;
}

//执行到这里说明真正需要关闭请求了，则会释放请求对象
ngx_http_free_request(r, rc);

//用于关闭tcp连接，并释放这个连接上的资源
ngx_http_close_connection(c);
}

        调用ngx_http_close_request这个函数有可能并不会马上关闭这个请求，因为其它模块还在使用这个请求时，如果此时释放了，将会导致内存访问越界致命错误。用于释放请求与释放连接的两个底层函数都比较简单，这里就不贴代码了。当然，如果引用计数为0了，则此时是真正要释放请求与连接了。

二、keepalive与延迟关闭机制

        ngx_http_finalize_connection函数是一个比ngx_http_close_request更上一层的接口。函数内部最后也会调用ngx_http_close_request来关闭请求。 但这个函数还会判断是否开启了keeaplive机制以及开启了延迟关闭机制。如果开启了这些机制，则http请求会马上被关闭，但这个请求之上的tcp连接则不会马上被关闭。关于keepalive机制与延迟关闭机制，还是比较重要的，打算分别用两篇文章来分析，这几天会陆续发布上来。这里只是大概提下，就不详细分析了。

//释放http请求与连接
static void ngx_http_finalize_connection(ngx_http_request_t *r)
{
if (r->main->count != 1)
{
//如果是丢弃包体，则设置回调
if (r->discard_body)
{
r->read_event_handler = ngx_http_discarded_request_body_handler;
ngx_add_timer(r->connection->read, clcf->lingering_timeout);
//设置强制关闭连接的时间，避免一直处理丢弃包体操作
//如果超过了这个时间，则http框架不在接收包体后再执行丢弃包体，直接关闭
if (r->lingering_time == 0)
{
r->lingering_time = ngx_time() + (time_t) (clcf->lingering_time / 1000);
}
}
//关闭连接
ngx_http_close_request(r, 0);
return;
}

//执行到这里，引用计数为1，则要准备结束请求了
//keepalive为1表示请求需要释放，但tcp连接还是用复用的
if (!ngx_terminate
&& !ngx_exiting
&& r->keepalive
&& clcf->keepalive_timeout > 0)
{
ngx_http_set_keepalive(r);
return;
}
//指向到这里说明keepavlive为0，则需要关闭http请求与tcp连接，到还需要判断是否需要延迟关闭
//如果指定了总是延迟关闭或者等待客户端发完数据在关闭时，则延迟关闭tcp连接
if (clcf->lingering_close == NGX_HTTP_LINGERING_ALWAYS
|| (clcf->lingering_close == NGX_HTTP_LINGERING_ON
&& (r->lingering_close
|| r->header_in->pos < r->header_in->last
|| r->connection->read->ready)))
{
ngx_http_set_lingering_close(r);
return;
}

//执行到这里说明没有延时关闭，也没有keepalive机制，则调用底层函数关闭连接
ngx_http_close_request(r, 0);
}

三、http框架接口ngx_http_finalize_request

        这是http框架提供的接口，各个http模块在执行完某个操作都需要调用这个函数，来把请求的引用计数减去1，当引用计数为0时才会真正释放一个请求。这个函数实现比较复杂，考虑了各种场景，我们分别来看下这些场景。

        (1)当执行某个操作结束后，例如把读事件从epoll红黑树中删除时。 这个操作执行完成后，会调用这个函数，表示这个操作已经完成了，需要把这个操作对应的引用计数给减去1。这种情况大多是传递NGX_NODE参数。

//由各个http模块调用的，释放http请求的函数
void ngx_http_finalize_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
//http请求中某一个动作结束，而请求还有其他的业务要处理，多半是传递NGX_DONE参数，
//函数内部在引用计数为0时才会销毁请求。
if (rc == NGX_DONE)
{
ngx_http_finalize_connection(r);
return;
}
}

        (2)nginx服务器在收到来自客户的请求行与请求头后，会调用http各个模块进行处理。这些模块介入到http处理的11个阶段中。如果一次操作没有执行完这11个阶段，则需要重新执行以便完成剩余的阶段。

void ngx_http_finalize_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
//表示请求还需要按照11个http阶段继续处理下去
if (rc == NGX_DECLINED)
{
//设置空，目的是为了在NGX_HTTP_CONTENT_PHASE阶段调用其它介入模块的处理方法。
//在这个阶段是很多http模块都愿意介入的阶段。将这个指针清空，目的是为了调用这些模块的处理方法
r->content_handler = NULL;
r->write_event_handler = ngx_http_core_run_phases;

//继续剩余的11个节点处理
ngx_http_core_run_phases(r);
return;
}
}

        为什么需要把请求对象的content_handler指针清空。因为在内容处理阶段，每一个location只能有一个模块设置content_handler回调，但是可以有很多模块设置全局的回调。nginx优先使用这个content_handler回调。看下ngx_http_core_content_phase函数就明白了。

//NGX_HTTP_CONTENT_PHASE阶段的checker方法
ngx_int_t ngx_http_core_content_phase(ngx_http_request_t *r,
ngx_http_phase_handler_t *ph)
{
//优先使用location内的content_handler回调
if (r->content_handler)
{
ngx_http_finalize_request(r, r->content_handler(r));
return NGX_OK;
}
//在content_handler方法不存在时，才使用各个模块提供的全局的回调
rc = ph->handler(r);
}

        (3)在客户端访问的文件不存在时，如果指定了error page选项，则在请求结束时会由http框架构造300以上的错误码，并发送这个特殊的错误页面给客户端浏览器。或者客户端上传文件到服务器成功后，也需要http框架构造201或者204响应码给客户端。

void ngx_http_finalize_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
//如果http模块需要http框架构造并发送>=300以上的响应码给客户端
//或者http模块要发送上传文件成功的201，204响应码
if (rc >= NGX_HTTP_SPECIAL_RESPONSE
|| rc == NGX_HTTP_CREATED
|| rc == NGX_HTTP_NO_CONTENT)
{
//发送响应码页面
ngx_http_finalize_request(r, ngx_http_special_response_handler(r, rc));
return;
}
}

        (4)在给客户端发送http响应时，如果一次调度并不能马上发送完所有的响应数据，则会设置请求对象的写回调为ngx_http_writer，下一次写事件被调度执行时，会继续往客户端浏览器发送剩余的http响应内容。

void ngx_http_finalize_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
//执行到这里，说明是原始请求
//一次调度没有全部发送完http应答，则重新注册写事件回调以便下次调度时再次发生
if (r->buffered || c->buffered || r->postponed || r->blocked)
{
ngx_http_set_write_handler(r));
return;
}
}

//如果写数据一次性没写完，则重新注册写回调
static ngx_int_t ngx_http_set_write_handler(ngx_http_request_t *r)
{
r->read_event_handler = r->discard_body ?
ngx_http_discarded_request_body_handler:
ngx_http_test_reading;
//写事件回调，下线调度时继续往客户端发送包体
r->write_event_handler = ngx_http_writer;

//注册写事件到epoll
ngx_handle_write_event(wev, clcf->send_lowat));

return NGX_OK;
}

        (5)子请求相关逻辑也是一块比较复杂些的逻辑，将会有专门的文章分析，这里就不在分析了。到此，需要正常的关闭http请求了，但会不会马上就关闭请求要看引用计数，引用计数为0则会关闭请求，但并不一定会马上关闭tcp连接，因为有可能开启了keepalive机制或者延迟关闭机制。也就是说引用计数决定是否需要关闭http请求，而keepalive机制或者延迟关闭机制则决定是否需要关闭tcp连接。

void ngx_http_finalize_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
//执行到这里，表示正在要释放请求了，下面的操作都是释放处理
r->done = 1;
r->write_event_handler = ngx_http_request_empty_handler;

//客户端浏览器发送了FIN数据包
if (c->read->eof)
{
ngx_http_close_request(r, 0);
return;
}

//正常关闭流程(是否关闭请求看引用计数是否为0，是否tcp连接要看是否开启了
//keepalive或者延迟关闭机制)
ngx_http_finalize_connection(r);
}

四、异常时强制关闭请求

        当nginx服务器检查到客户端发的请求有问题时，将会使用ngx_http_terminate_request强制终止一个请求, 这也是由框架提供的函数， http模块可以调用这个函数来强制结束一个请求。看下这个函数的调用关系:



       可以看到，最终也是调用ngx_http_close_request用来关闭一个http请求与tcp连接的。函数会把引用计算强制修改为1，而不管是否还有其他模块在处理这个请求，然后调用ngx_http_close_request

//强制终止一个请求，被http模块调用
static void ngx_http_terminate_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{
if (mr->write_event_handler)
{
mr->write_event_handler = ngx_http_terminate_handler;
return;
}
}

//将引用计数改为1，然后调用ngx_http_close_request关闭http请求与tcp连接
static void ngx_http_terminate_handler(ngx_http_request_t *r)
{
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_HTTP, r->connection->log, 0,
"http terminate handler count:%d", r->count);

r->count = 1;

ngx_http_close_request(r, 0);
}

        到此为止释放一个http请求与tcp连接已经分析完成了， 写这篇文章的时候还真的挺累，贴了一堆的代码上来。说实话，真心不想贴太多的代码，不想过多的纠缠于代码细节。但nginx服务器在释放请求这块逻辑上考虑了很多的场景， 各种条件判断语句看了都有点晕。实在找不出一种方法来把这些复杂的问题给表现出来， 因此对于每一种场景，都提供一个代码片段来帮助尽量帮助大家理解吧!  不知读者有没更好的建议，怎么把这种复杂问题给简单表现出来，方便大家理解。