Nginx的主要函数调用关系分析

感觉上次写的：

http://blog.csdn.net/houjixin/article/details/59658022

这篇总结没把Nginx最主要的函数调用关系说清楚，因此，这次又重新组织了一下，以更简单的方式描述Nginx中如何从main函数开始，到创建各个进程，然后当有客户端连入进来时如何进行消息读取，这篇总结还未涉及到对业务流程的处理，例如对http请求的处理等。

Nginx支持epoll、select、kqueue等不同操作系统下的各种IO多路复用方式，本文以epoll为例分析Nginx是如何实现在一套处理流程中同时兼容各种不同的IO多路复用方式？关于IO多路复用相关的描述可参考：http://blog.csdn.net/houjixin/article/details/27662489。

几乎所有的服务器程序的工作模式都是：

l 初始化一些参数；

l 开启监听socket；

l 在主线程的死循环（一般都是死循环）中对监听socket和业务socket进行IO状态监控（IO多路复用），并对IO进行处理；

Nginx也不例外，它的主要工作模式是多进程模式，那么它的工作方式也是类似的。只不过是它的死循环被分散到了各个工作进程中。这里将按照一般服务器程序的工作顺序从main函数切入，逐步深入，并对各个流程进行分析。

mian函数入口的主流程调用关系如下图所示：

主流程的函数执行顺序

各函数的执行顺序说明：

（1）Main函数在文件：src\core\nginx.c中；

（2）核心数据结构 ngx_cycle_t（ngx_cycle_s）存储了Nginx的核心数据结构，包括内存池、日志等信息，nginx几乎所有的操作都围绕该数据结构进行；

（3）打开监听socket

函数调用关系

main=> ngx_init_cycle=>ngx_open_listening_sockets

（4）创建工作进程

在main函数的最后，调用了主循环处函数：ngx_master_process_cycle或ngx_single_process_cycle中，

（5）主处理流程：ngx_master_process_cycle，在该函数中又调用了ngx_start_worker_processes函数来创建并启动工作进程；

（6）在ngx_start_worker_processes中，在该函数中调用了ngx_spawn_process创建工作进程，工作进程所执行的代码为处理函数ngx_worker_process_cycle；

（7）工作进程主处理函数：ngx_worker_process_cycle，在该函数中死循环调用：ngx_process_events_and_timers进行事件处理；

（8）在函数ngx_process_events_and_timers中，调用了宏ngx_process_events对事件进行处理，需要特别注意该宏， nginx通过它实现了对不同操作系统下各种IO复用方式进行统一处理，这一过程将会在下面详细描述。

（9）宏ngx_process_events被定义为：ngx_event_actions.process_events；其中全局变量ngx_event_actions里保存了处理事件的所有函数指针，ngx_event_action在文件ngx_event.c中被定义为ngx_event_actions_t类型。

（10）ngx_event_actions的类型为：ngx_event_actions_t的全局变量，定义在文件ngx_event.c中，类型ngx_event_actions_t定义形式为：

typedefstruct {

ngx_int_t (*add)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);

ngx_int_t (*del)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);

ngx_int_t (*enable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);

ngx_int_t (*disable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);

ngx_int_t (*add_conn)(ngx_connection_t *c);

ngx_int_t (*del_conn)(ngx_connection_t *c, ngx_uint_t flags);

ngx_int_t (*notify)(ngx_event_handler_pt handler);

ngx_int_t (*process_events)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer,

ngx_uint_t flags);

ngx_int_t (*init)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer);

void (*done)(ngx_cycle_t *cycle);

} ngx_event_actions_t;

这样在Nginx中，全局变量ngx_event_actions里保存了抽象出来的add、del、enable等事件操作函数。

（3）对于Nginx所支持的每种IO复用类型，例如：epoll、poll、kqueue等，它们都会定义自己的处理函数；各IO复用模式的操作函数指针被放在结构体类型ngx_event_module_t中，其定义为：

typedefstruct {

ngx_str_t *name;

void *(*create_conf)(ngx_cycle_t*cycle);

char *(*init_conf)(ngx_cycle_t*cycle, void *conf);

ngx_event_actions_t actions;

}ngx_event_module_t;

（4）对于epoll，它在文件ngx_epoll_module.c定义了自己的结构体变量：

ngx_event_module_t ngx_epoll_module_ctx

在定义的同时，也给成员ngx_event_actions_tactions赋值了全部的事件操作函数指针，如下图所示：

ngx_event_module_t ngx_epoll_module_ctx = {

&epoll_name,

ngx_epoll_create_conf, /* create configuration */

ngx_epoll_init_conf, /* init configuration */

{

ngx_epoll_add_event, /* add an event */

ngx_epoll_del_event, /* delete an event */

ngx_epoll_add_event, /* enable an event */

ngx_epoll_del_event, /* disable an event */

ngx_epoll_add_connection, /* add an connection */

ngx_epoll_del_connection, /* delete an connection */

#if(NGX_HAVE_EVENTFD)

ngx_epoll_notify, /* trigger a notify */

#else

NULL, /* trigger a notify */

#endif

ngx_epoll_process_events, /* process the events */

ngx_epoll_init, /* init the events */

ngx_epoll_done, /* done the events */

}

};

可以看到诸如处理事件的函数指针ngx_epoll_process_events等等一系列的事件操作函数指针；

（5）在epoll的ngx_epoll_init函数中将所定义epoll的全部处理函数指针ngx_epoll_module_ctx.actions赋值给该全局变量ngx_event_actions，如下所示：

ngx_event_actions= ngx_epoll_module_ctx.actions;

从而，我们前面重点关注的宏ngx_process_events也就被赋予了操作epoll的具体函数指针。

（6）以事件处理函数指针ngx_epoll_process_events为例，可以看到，在该函数中：

l 调用epoll_wait等待epoll的读事件的到来；

l Epoll_wait返回之后，通过一个for循环处理所有就绪的socket；

l 如果socket有数据要读，则执行：rev->handler(rev)进行数据读取；如果有socket有数据要写，则执行：wev->handler(wev)进行数据写入；

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