深入理解Nginx——链接
Nginx链接的定义：
作为 Web 服务器，每一个用户请求至少对应着一个 TCP 连接，为了及时处理这个连接，至少需要一个读事件和一个写事件，使得 epoll 可以有效地根据触发的事件调度相应模块读取请求或者发送响应。因此，Nginx 中定义了基本的数据结构 ngx connection t来表示连接，
这个连接表示是客户端主动发起的、Nginx 服务器被动接受的 TCP 连接，我们可以简单称其为被动连接。同时，在有些请求的处理过程中，Nginx 会试图主动向其他上游服务器建立连接，并以此连接与上游服务器通信，因此，这样的连接与 ngx_connection_t 又是不同的， Nginx 定义了ngx_peer_connection_t 结构体来表示主动连接，当然，ngx_peer_connection_t主动连接是以ngx connection t 结构体为基础实现的。下文将说明这两种连接中各字段的意义，同时需要注意的是，这两种连接都不可以随意创建，必须从连接池中获取。
1.被动连接：
我们常提到的未加修饰的"连接"都是指客户端发起的、服务器被动接受的连接，这样的连接都是使用 ngx_connection_t 结构体表示的，其定义如下。
struct ngx_connection_s {/*连接未使用时，data 成员用于充当连接池中空闲连接链表中的next指针。当连接被使用时，data的意义由使用它的Nginx模块而定，如在 HTTP 框架中，data指向ngx_http_request_t请求*/void *data;//连接对应的读事件ngx_event_t *read;//连接对应的写事件ngx_event_t *write;//套接字句柄ngx_socket_t fd;//直接接收网络字符流的方法ngx_recv_pt recv;//直接发送网络字符流的方法ngx_send_pt send;//以ngx_chain_t链表为参数来接收网络字符流的方法ngx_recv_chain_pt recv_chain;//以ngx_chain_t链表为参数来发送网络字符流的方法ngx_send_chain_pt send_chain;/*这个连接对应的ngx_listening_t 监听对象，此连接由listening 监听端口的事件建立*/ngx_listening_t *listening;// 这个连接上已经发送出去的字节数off_t sent;//可以记录日志的ngx_log_t对象ngx_log_t *log;/*内存池。一般在accept一个新连接时，会创建一个内存池，而在这个连接结束时会销毁内存池。注意，这里所说的连接是指成功建立的TCP连接，所有的ngx_connection_t 结构体都是预分配的。这个内存池的大小将由上面的 listening监听对象中的 pool_size 成员决定*/ngx_pool_t *pool;//连接客户端的sockaddr 结构体struct sockaddr *sockaddr;//sockaddr结构体的长度socklen_t socklen;//连接客户端字符串形式的IP地址ngx_str_t addr_text;#if (NGX_SSL)ngx_ssl_connection_t *ssl;
#endif/*本机的监听端口对应的gockaddr结构体，也就是listening监听对象中的sockaddr成员*/struct sockaddr *local_sockaddr;/* 用于接收、缓存客户端发来的字符流，每个事件消费模块可自由决定从连接池中分配多大的空间给buffer这个接收缓存字段。例如，在HTTP模块中，它的大小决定于client header buffer size 配置项*/ngx_buf_t *buffer;/*该字段用来将当前连接以双向链表元素的形式添加到ngx_cycle_t 核心结构体的reusable_connections_queue 双向链表中，表示可以重用的连接*/ngx_queue_t queue;/*连接使用次数。ngx_connection_t结构体每次建立一条来自客户端的连接，或者用于主动向后端服务器发起连接时（ngx_peer_connection_t也使用它），number 都会加 1*/ngx_atomic_uint_t number;//处理的请求次数ngx_uint_t requests;/*缓存中的业务类型。任何事件消费模块都可以自定义需要的标志位。这个 buffered字段有8 位，最多可以同时表示8 个不同的业务。第三方模块在自定义buffered标志位时注意不要与可能使用的模块定义的标志位冲突。目前 openssl模块定义了一个标志位∶#define NGX SSL BUFFERED HTTP 0x01官方模块定义了以下标志位;#define NGX_HTTP_LOWLEVEL_BUFFERED 0xf0#define NGX_HTTP_WRITE_BUFFERED 0x10#define NGX_HTTP_GZIP_BUFFERED 0x20#define NGX_HTTP_SSI_BUFFERED 0x01#define NGX_HTTP_SUB BUFFERED 0x02#define NGX_HTTP_COPY BUFFERED 0x04#define NGX_HTTP_IMAGE BUFFERED 0x08同时，对于 HTTP 模块而言，buffered的低4位要慎用，在实际发送响应的 ngx_http_write_filter_module 过滤模块中，低4 位标志位为 1 则意味着 Nginx会一直认为有 HTTP 模块还需要处理这个请求，必须等待 HTTP 模块将低 4 位全置为0才会正常结束请求。检查低 4 位的宏如下;#define NGX_LOWLEVEL_BUFFERED 0x0f*/unsigned buffered:8;/*本连接记录日志时的级别，它占用了3 位，取值范围是0~7，但实际上目前只定义了5个值，由ngx_ connection_log_error_e 枚举表示，如下∶typedef enum {NGX_ERROR_ALERT = 0,NGX_ERROR_ERR, NGX_ERROR_INFO,NGX_ERROR_IGNORE_ECONNRESET, NGX_ERROR_IGNORE_EINVAL}ngx_connection_log_error_e;*/unsigned log_error:3; /* ngx_connection_log_error_e *//*标志位，为 1 时表示独立的连接，如从客户端发起的连接;为0时表示依靠其他连接的行为而建立起来的非独立连接，如使用 upstream 机制向后端服务器建立起来的连接*/unsigned single_connection:1;// 标志位，为1时表示不期待字符流结束，目前无意义unsigned unexpected_eof:1;// 标志位，为1时表示连接已经超时unsigned timedout:1;//标志位，为 1时表示连接处理过程中出现错误unsigned error:1;/* 标志位，为 1时表示连接已经销级。这里的连接指是的 TCP连接，而不是nqx connection t 结构体。当destroved为1时，ngx_connection_t结构体仍然存在，但其对应的套接字、内存池等已经不可用*/unsigned destroyed:1;/*标志位，为1时表示连接处于空闲状态，如keepalive 请求中两次请求之间的状态*/unsigned idle:1;//标志位，为 1时表示连接可重用，它与上面的queue 字段是对应使用的unsigned reusable:1;//标志位，为 1时表示连接关闭unsigned close:1;//标志位，为1时表示正在将文件中的数据发往连接的另一端unsigned sendfile:1;/* 标志位，如果为1，则表示只有在连接套接字对应的发送缓冲区必须满足最低设置的大小阈值时，事件驱动模块才会分发该事件。这与上文介绍过的ngx_handle_write_event 方法中的lowat 参数是对应的*/unsigned sndlowat:1;/*标志位，表示如何使用TCP 的 nodelay特性。它的取值范围是下面这个枚举类型 ngx connectiontcp_nodelay_e: typedef enum{NGX_TCP_NODELAY_UNSET = 0, NGX_TCP_NODELAY_SET, NGX_TCP_NODELAY_DISABLED} ngx_connection_tcp_nodelay_e;*//*标志位，表示如何使用 TCP的nopush特性。它的取值范围是下面这个枚举类型 ngx_connection_tcp_nopugh_e:typedef enum {NGX TCP NOPUSH UNSET = 0, NGX_TCP_NOPUSH_SET, NGX_TCP_NOPUSH_DISABLED} ngx_connection_tcp_nopush_e;*/unsigned tcp_nodelay:2; /* ngx_connection_tcp_nodelay_e */unsigned tcp_nopush:2; /* ngx_connection_tcp_nopush_e */#if (NGX_HAVE_IOCP)unsigned accept_context_updated:1;
#endif#if (NGX_HAVE_AIO_SENDFILE)//标志位，为 1时表示使用异步 工/O的方式将磁盘上文件发送给网络连接的另一端unsigned aio_sendfile:1;//使用异步 I/O方式发送的文件，busy_sendfile缓冲区保存待发送文件的信息ngx_buf_t *busy_sendfile;
#endif#if (NGX_THREADS)ngx_atomic_t lock;
#endif
};
typedef ssize_t (*ngx_recv_pt)(ngx_connection_t *c,u_char *buf,size_t size);
typedef ssize_t (*ngx_recv_chain_pt)(ngx_connection_t *c,ngx_chain_t *in);
typedef ssize_t (*ngx_send_pt)(ngx_connection_t *c,u_char *buf,size_t size);
typedef ngx_chain_t *(*ngx_send_chain_pt)(ngx_connection_t *c,ngx chain t *in, off_t limit);
这 4个成员以方法指针的形式出现，说明每个连接都可以采用不同的接收方法，每个事件消费模块都可以灵活地决定其行为。不同的事件驱动机制需要使用的接收、发送方法多半是不一样的。
2.主动连接：
作为 Web 服务器，Nginx 也需要向其他服务器主动发起连接，当然，这样的连接与上面介绍的被动连接是不同的，它使用ngx_peer_connectiont结构体来表示主动连接。不过，一个待处理连接的许多特性在被动连接结构体 ngx_connection_t中都定义过了，因此，在 ngx_peer_connection_t结构体中引用了ngx_connection_t这个结构体，下面我们来看一下其定义。
struct ngx_peer_connection_s {/*一个主动连接实际上也需要 ngx_connection_t 结构体中的大部分成员，并且出于重用的考虑而定义了connection 成员*/ngx_connection_t *connection;// 远端服务器的 socket 地址struct sockaddr *sockaddr;//sockaddr地址的长度socklen_t socklen;//远端服务器的名称ngx_str_t *name;/* 表示在连接一个远端服务器时，当前连接出现异常失败后可以重试的次数，也就是允许的最多失败次数*/ngx_uint_t tries;//获取连接的方法，如果使用长连接构成的连接池，那么必须要实现get 方法ngx_event_get_peer_pt get;//与get 方法对应的释放连接的方法ngx_event_free_peer_pt free;/*这个data指针仅用于和上面的get、free方法配合传递参数，它的具体含义与实现get 方法、free方法的模块相关，可参照 ngx_event_get_peer_pt和ngx_event_free_peer_pt 方法原型中的 data 参数*/void *data;#if (NGX_SSL)ngx_event_set_peer_session_pt set_session;ngx_event_save_peer_session_pt save_session;
#endif#if (NGX_THREADS)ngx_atomic_t *lock;
#endif//本机地址信息ngx_addr_t *local;//套接字的接收缓冲区大小int rcvbuf;// 记录日志的ngx_log_t对象ngx_log_t *log;// 标志位，为1时表示上面的connection连接已经缓存unsigned cached:1;/*与ngx_connection_t里的log_error意义是相同的，区别在于这里的log_error只有两位，只能表达 4 种错误，NGX_ERROR_IGNORE_EINVAL 错误无法表达*//* ngx_connection_log_error_e */unsigned log_error:2;
};
ngx_peer_connection_t也有一个ngx_connection t类型的成员，怎么理解这两个结构体之间的关系呢?所有的事件消费模块在每次使用 ngx_peer_connection_t对象时，一般都需要重新生成一个ngx_peer_connection_t结构体，然而，ngx_peer_connection_t对应的 ngx_connection t 连接一般还是从连接池中获取，因此，ngx_peer_connection_t只是对ngx_ connection t 结构体做了简单的包装而已。
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