upstream demo
2024-04-12 06:29:28
目录
一 upstream的使用方式
二.upstream的配置
三 upstream的使用示例
四 实验
正文
系列文章：Nginx upstream模块与负载均衡模块分析_fdsafwagdagadg6576的专栏-CSDN博客
Subrequest实例分析_fdsafwagdagadg6576的专栏-CSDN博客
本文是nginx访问第三方服务之upstream使用_上善若水-CSDN博客 实例的详细讲解
当需要访问第三方服务时,Nginx提供了2种异步方式来与第三方服务器通信:upstream与subrequest.
本文将介绍upstream的使用方式，Nginx的HTTP反向代理模块就是基于upstream方式实现，当我们希望把第三方服务的内容几乎原封不懂地返回给用户时，一般使用upstream方式，它可以非常高效地透传HTTP。
Nginx访问上游服务器的流程大致分以下几个阶段：
启动upstream、连接上游服务器、向上游发送请求、接收上游响应（包头/包体）、结束请求。
一.upstream的配置
0 主要结构体说明
- ngx_http_upstream_t
struct ngx_http_upstream_s {//...//读写事件处理handlerngx_http_upstream_handler_pt read_event_handler;ngx_http_upstream_handler_pt write_event_handler;//该结构封装了连接获取/释放handler，不同负载均衡策略对应不同handlerngx_peer_connection_t peer;//各种缓冲区buffer//回调handler：创建请求，处理上游返回头等的回调。//proxypass与fastcgipass都实现了这些回调ngx_int_t (*create_request)(ngx_http_request_t *r);ngx_int_t (*reinit_request)(ngx_http_request_t *r);ngx_int_t (*process_header)(ngx_http_request_t *r);void (*abort_request)(ngx_http_request_t *r);void (*finalize_request)(ngx_http_request_t *r,ngx_int_t rc);ngx_int_t (*rewrite_redirect)(ngx_http_request_t *r,ngx_table_elt_t *h, size_t prefix);ngx_int_t (*rewrite_cookie)(ngx_http_request_t *r,ngx_table_elt_t *h);ngx_chain_t *request_bufs;//发什么样的请求给上游服务器，create_request中实现ngx_http_upstream_resolved_t *resolved;//可直接指定上游服务器的地址ngx_buf_t buffer;//buffer存储接收上游服务器的响应内容。复用//向客户端转发上游服务器的包体时才有用。//1-多个缓冲区以及磁盘文件转发（Nginx与上游间的网速远大于Nginx与下游客户端之间的网速）//0-只使用该结构体中的buffer缓冲区向下游转发响应包体unsigned buffering:1;//...
};- 设置需要访问的第三方服务地址resolved成员
这部分就是熟悉套接字编程了
typedef struct{//...ngx_uint_t naddrs;struct sockaddr *sockaddr;//上游服务器地址socklen_t socklen;//...
}ngx_http_upstream_resolved_t;二 upstream的使用方式
upstream的使用方式并不复杂，它提供了8个回调方法，用户需要实现的其中的几个回调方法，
本例中实现了3个回调方法：
struct ngx_http_upstream_s{
//...ngx_int_t (*create_request)(ngx_http_request_t *r);//构造发往上游服务器的请求
//收到上游服务器的TCP流时回调，直到不返回NGX_AGAIN，处理http响应ngx_int_t (*process_header)(ngx_http_request_t *r);void (*finalize_request)(ngx_http_request_t *r,ngx_int_t rc);//销毁upstream时回调
//...
};0 那么upstream是如何嵌入到一个请求中的？
模块在处理任何一个请求时都有ngx_http_request_t结构对象r，该结构中有一个ngx_http_upstream_t类型的成员upstream(模块对象创建)
struct ngx_http_request_s
{//...ngx_http_upstream_t *upstream;//...
}如果没有使用upstream机制,则需要将相应的成员置为NULL,否则需要对r->upstream进行设置.
1 HTTP模块启用upstream机制的步骤如下：
- 调用ngx_http_upstream_create方法为请求创建upstream
- 设置第三方服务器地址
- 设置upstream的回调方法
- 调用ngx_http_upstream_init方法启动upstream
2 HTTP如何运行upstream框架
使用upstream模块提供的ngx_http_upstream_init后,HTTP如何运行upstream框架，大致流程如下
- 创建发往上游服务器的请求
- 与上游服务器建立无阻塞TCP连接
- 发送请求到第三方服务
- 接收第三方服务响应并处理包头和包体
- 回调finalize_request销毁请求
整个处理过程中会调用 upstream 的回调方法进行相应的处理，其中最常用的回调方法为
ngx_http_upstream_t结构体中有8个回调方法，不过必须实现的有3个回调方法：
create_request:创建请求
process_header:处理响应
finalize_request:销毁请求
注，upstream 模块处理上游包体的方式
1.当请求结构体ngx_http_request_t中的成员subrequest_in_memory标志位为1时，upstream不转发响应包体到下游，并由HTTP模块实现的input_filter()方法处理包体；
2.当请求结构体ngx_http_request_t中的成员subrequest_in_memory标志位为0时，且ngx_http_upstream_conf_t配置结构体中的成员buffering标志位为1时，upstream将开启更多的内存和磁盘文件用于缓存上游的响应包体（此时，上游网速更快），并转发响应包体；
3.当请求结构体ngx_http_request_t中的成员subrequest_in_memory标志位为0时，且ngx_http_upstream_conf_t配置结构体中的成员buffering标志位为0时，upstream将使用固定大小的缓冲区来转发响应包体；
三 upstream的使用示例
书中给出google的URL搜索示例，由于墙的原因，我们使用baidu，其URL搜索方法是www.baidu.com/s?wd=haha在nginx.conf配置location，例如：
location /test{mytest;
}如果访问URL是/test?lumia则可以通过upstream机制向www.baidu.com发送搜索请求。
完整代码
源码来源自深入理解Nginx，注释包含自己的理解。
0 定义结构体和声明函数
//ngx_http_mytest_module.c#include <ngx_config.h>
#include <ngx_core.h>
#include <ngx_http.h>
/*上下文结构体*/
typedef struct
{ngx_http_status_t status;ngx_str_t backendServer;
}ngx_http_mytest_ctx_t;
/*uptream相关配置，例如超时等待时间等*/
typedef struct
{ngx_http_upstream_conf_t upstream;
} ngx_http_mytest_conf_t;
/*配置项处理函数*/
static char *
ngx_http_mytest(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf);
/*真正的处理函数*/
/*设置upstream的host、回调函数、启动upstream等*/
static ngx_int_t ngx_http_mytest_handler(ngx_http_request_t *r);
/*创建ngx_http_mytest_conf_t结构体，硬编码参数*/
static void* ngx_http_mytest_create_loc_conf(ngx_conf_t *cf);
/*设置hide_headers_hash*/
static char *ngx_http_mytest_merge_loc_conf(ngx_conf_t *cf, void *parent, void *child);
/*解析http头部*/
static ngx_int_t
mytest_upstream_process_header(ngx_http_request_t *r);
/*处理http响应行*/
static ngx_int_t
mytest_process_status_line(ngx_http_request_t *r);
/*安全考虑隐藏头部*/
static ngx_str_t ngx_http_proxy_hide_headers[] =
{ngx_string("Date"),ngx_string("Server"),ngx_string("X-Pad"),ngx_string("X-Accel-Expires"),ngx_string("X-Accel-Redirect"),ngx_string("X-Accel-Limit-Rate"),ngx_string("X-Accel-Buffering"),ngx_string("X-Accel-Charset"),ngx_null_string
};1 创建模块
1.1 配置项，上下文，指令 （三段式）
/*command 结构体数组*/
static ngx_command_t ngx_http_mytest_commands[] =
{{ngx_string("mytest"),NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_HTTP_LOC_CONF | NGX_HTTP_LMT_CONF | NGX_CONF_NOARGS,ngx_http_mytest,NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,0,NULL},ngx_null_command
};
/*模块上下文*/
static ngx_http_module_t ngx_http_mytest_module_ctx =
{NULL, /* preconfiguration */NULL, /* postconfiguration */NULL, /* create main configuration */NULL, /* init main configuration */NULL, /* create server configuration */NULL, /* merge server configuration */ngx_http_mytest_create_loc_conf,/* create location configuration */ngx_http_mytest_merge_loc_conf /* merge location configuration */
};
/*nginx 模块*/
ngx_module_t ngx_http_mytest_module =
{NGX_MODULE_V1,&ngx_http_mytest_module_ctx, /* module context */ngx_http_mytest_commands, /* module directives */NGX_HTTP_MODULE, /* module type */NULL, /* init master */NULL, /* init module */NULL, /* init process */NULL, /* init thread */NULL, /* exit thread */NULL, /* exit process */NULL, /* exit master */NGX_MODULE_V1_PADDING
};1.2 执行指令
static char *
ngx_http_mytest(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)
{ngx_http_core_loc_conf_t *clcf;/*1 找到mytest配置项所属的配置块，clcf是main、srv或者loc级别配置项，也就是说在每个http{},server{},locate{}内都有一个ngx_http_core_loc_conf_t结构体*/clcf = ngx_http_conf_get_module_loc_conf(cf, ngx_http_core_module);/*2 http框架在处理用户请求进行到NGX_HTTP_CONTENT_PHASE阶段时，如果请求的主机域名、URI与mytest配置项所在的配置块相匹配，就将调用我们*//*实现的ngx_http_mytest_handler方法处理这个请求*/clcf->handler = ngx_http_mytest_handler;return NGX_CONF_OK;
}1.3 实现自定义handler
static ngx_int_t
ngx_http_mytest_handler(ngx_http_request_t *r)
{/*建立http上下文结构体ngx_http_mytest_ctx_t*/ngx_http_mytest_ctx_t* myctx = ngx_http_get_module_ctx(r, ngx_http_mytest_module);if (myctx == NULL){myctx = ngx_palloc(r->pool, sizeof(ngx_http_mytest_ctx_t));/*将新建的上下文与请求关联起来*/ngx_http_set_ctx(r, myctx, ngx_http_mytest_module);}/*对每一个要使用upstream的请求，必须调用且只能调用1次*//*ngx_http_upstream_create方法，它会初始化r->upstream成员*///1 创建upstream 模块对象ngx_http_upstream_create(r);/*得到配置upstream结构体ngx_http_mytest_conf_t*/ngx_http_mytest_conf_t *mycf = (ngx_http_mytest_conf_t*) ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_mytest_module);/*2 创建之后,配置upstream*/ngx_http_upstream_t *u = r->upstream;/*这里用配置文件中的结构体来赋给r->upstream->conf成员*//*ngx_http_upstream_conf_t结构*/u->conf = &mycf->upstream;/*3 决定转发包体时使用的缓冲区*/u->buffering = mycf->upstream.buffering;/*4 设置上游服务器
// 以下代码开始初始化resolved结构体，用来保存上游服务器的地址u->resolved = (ngx_http_upstream_resolved_t*) ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_http_upstream_resolved_t));/*这里的上游服务器就是www.baidu.com*/static struct sockaddr_in backendSockAddr;struct hostent *pHost = gethostbyname((char*) "www.baidu.com");/*访问上游服务器的80端口*/backendSockAddr.sin_family = AF_INET;backendSockAddr.sin_port = htons((in_port_t) 80);memcpy(&backendSockAddr.sin_addr,pHost->h_addr_list[0],sizeof(struct in_addr));char* pDmsIP = inet_ntoa(*(struct in_addr*) (pHost->h_addr_list[0]));/*inet_addr*///backendSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(pDmsIP);myctx->backendServer.data = (u_char*)pDmsIP;myctx->backendServer.len = strlen(pDmsIP);/*将地址设置到resolved成员中*/u->resolved->sockaddr = (struct sockaddr *)&backendSockAddr;u->resolved->socklen = sizeof(struct sockaddr_in);u->resolved->naddrs = 1;/*5 设置三个必须实现的回调方法:创建请求、处理头部、请求销毁*/u->create_request = mytest_upstream_create_request;u->process_header = mytest_process_status_line;u->finalize_request = mytest_upstream_finalize_request;/*这里必须将count成员加1*/r->main->count++;/*6 启动upstream*/ngx_http_upstream_init(r);/*必须返回NGX_DONE*/return NGX_DONE;
}- 1) 创建upstream 模块对象 ngx_http_upstream_create(r);
对每一个要使用upstream的请求，必须调用且只能调用1次 - 2) 创建之后,配置upstream
ngx_http_upstream_t *u = r->upstream; u->conf = &mycf->upstream ..... - 3) 决定转发包体时使用的缓冲区
u->buffering = mycf->upstream.buffering;- 4) 设置上游服务器
u->resolved = (ngx_http_upstream_resolved_t*) ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_http_upstream_resolved_t));/*这里的上游服务器就是www.baidu.com*/static struct sockaddr_in backendSockAddr;struct hostent *pHost = gethostbyname((char*) "www.baidu.com");/*访问上游服务器的80端口*/backendSockAddr.sin_family = AF_INET;backendSockAddr.sin_port = htons((in_port_t) 80);.......- 5) 设置三个必须实现的回调方法:创建请求、处理头部、请求销毁
u->create_request = mytest_upstream_create_request;u->process_header = mytest_process_status_line;u->finalize_request = mytest_upstream_finalize_request;- 6) 启动upstream
ngx_http_upstream_init(r);1.5 create config & merge config
static void*
ngx_http_mytest_create_loc_conf(ngx_conf_t *cf)
{ngx_http_mytest_conf_t *mycf;mycf = (ngx_http_mytest_conf_t*)ngx_pcalloc(cf->pool,sizeof(ngx_http_mytest_conf_t));/*对结构体变量中的成员进行硬编码，超时连接相关*/mycf->upstream.connect_timeout = 60000;mycf->upstream.send_timeout = 60000;mycf->upstream.read_timeout = 60000;mycf->upstream.store_access = 0600;/*处理上游服务器包体方式相关，这里以固定buffer转发包体*/mycf->upstream.buffering = 0;mycf->upstream.bufs.num = 8;mycf->upstream.bufs.size = ngx_pagesize;mycf->upstream.buffer_size = ngx_pagesize;mycf->upstream.busy_buffers_size = 2 * ngx_pagesize;mycf->upstream.temp_file_write_size = 2 * ngx_pagesize;mycf->upstream.max_temp_file_size = 1024 * 1024 * 1024;/*upstream模块要求hide_headers必须初始化*/mycf->upstream.hide_headers = NGX_CONF_UNSET_PTR;mycf->upstream.pass_headers = NGX_CONF_UNSET_PTR;return mycf;
}
static char *
ngx_http_mytest_merge_loc_conf(ngx_conf_t *cf, void *parent, void *child)
{ngx_http_mytest_conf_t *prev = (ngx_http_mytest_conf_t *)parent;ngx_http_mytest_conf_t *conf = (ngx_http_mytest_conf_t *)child;ngx_hash_init_t hash;hash.max_size = 100;hash.bucket_size = 1024;hash.name = "proxy_headers_hash";/*hide header*/ngx_http_upstream_hide_headers_hash(cf, &conf->upstream,&prev->upstream, ngx_http_proxy_hide_headers, &hash)return NGX_CONF_OK;
}2 创建发给上游服务器的请求 create_request
在ngx_http_mytest_handler 中设置，在ngx_http_upstream_init中调用.
create_request 是必须实现的业务逻辑函数
static ngx_int_t
mytest_upstream_create_request(ngx_http_request_t *r)
{//=====1 构造请求string=====/*模仿baidu搜索请求 /s?wd= */static ngx_str_t backendQueryLine =ngx_string("GET /s?wd=%V HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\nConnection: close\r\n\r\n");/*请求长度 -2表示 %V*/ngx_int_t queryLineLen = backendQueryLine.len + r->args.len - 2;/*内存池申请内存，请求结束时内存被自动释放*/ngx_buf_t* b = ngx_create_temp_buf(r->pool, queryLineLen);/*last要指向请求的末尾*/b->last = b->pos + queryLineLen;/*作用相当于snprintf*/ngx_snprintf(b->pos, queryLineLen ,(char*)backendQueryLine.data, &r->args);/*=====2 创建发送给上游服务器的请求=====*/r->upstream->request_bufs = ngx_alloc_chain_link(r->pool);/*request_bufs这里只包含1个ngx_buf_t缓冲区*/r->upstream->request_bufs->buf = b;r->upstream->request_bufs->next = NULL;r->upstream->request_sent = 0;r->upstream->header_sent = 0;/*header_hash不可以为0*/r->header_hash = 1;return NGX_OK;
}3 process header
框架调用.此函数表示已经从第三方获取了respond.
mytest_process_status_line is process_header.
- 解析http响应行
rc = ngx_http_parse_status_line(r, &u->buffer, &ctx->status); - 赋值操作
- 之后收到的新字符流将有新的回调函数解析
u->process_header = mytest_upstream_process_header; - 如果本次收到的字符流除了http响应行外，还有多余的字符,
将由mytest_upstream_process_header方法解析
mytest_upstream_process_header(r);
static ngx_int_t
mytest_process_status_line(ngx_http_request_t *r)
{size_t len;ngx_int_t rc;ngx_http_upstream_t *u;/*取出http请求的上下文*/ngx_http_mytest_ctx_t* ctx = ngx_http_get_module_ctx(r, ngx_http_mytest_module);u = r->upstream;/* 1 解析http响应行*/rc = ngx_http_parse_status_line(r, &u->buffer, &ctx->status);/*NGX_AGAIN表示继续解析*/if (rc == NGX_AGAIN){return rc;}/*解析到完整到响应行，将解析出来的内容赋值到headers_in结构体中*/if (u->state){u->state->status = ctx->status.code;}/* 2 赋值操作*/u->headers_in.status_n = ctx->status.code;len = ctx->status.end - ctx->status.start;u->headers_in.status_line.len = len;u->headers_in.status_line.data = ngx_pnalloc(r->pool, len);ngx_memcpy(u->headers_in.status_line.data, ctx->status.start, len); /*开始解析http响应头部*//*3 之后收到的新字符流将有新的回调函数解析*/u->process_header = mytest_upstream_process_header;/*如果本次收到的字符流除了http响应行外，还有多余的字符*//*4 将由mytest_upstream_process_header方法解析*/return mytest_upstream_process_header(r);
}mytest_upstream_process_header
/*处理http头部*/
static ngx_int_t
mytest_upstream_process_header(ngx_http_request_t *r)
{ngx_int_t rc;/*为http头部量身定制*//*例如 key 存储"Content-Length"*//*value 存储 "1024" */ngx_table_elt_t *h;ngx_http_upstream_header_t *hh;ngx_http_upstream_main_conf_t *umcf;/*将upstream模块配置项ngx_http_upstream_main_conf_t取了*//*该结构体中存储了需要做统一处理的http头部名称和回调方法*/umcf = ngx_http_get_module_main_conf(r, ngx_http_upstream_module);/*1 循环的解析所有的http头部*/for ( ;; ){/*解析http头部*/rc = ngx_http_parse_header_line(r, &r->upstream->buffer, 1);/*NGX_OK解析出一行http头部*/if (rc == NGX_OK){/*向headers_in.headers这个ngx_list_t链表中添加http头部*//*ngx_list_t是先插入再赋值*/h = ngx_list_push(&r->upstream->headers_in.headers);/*构造刚刚添加到headers链表中的http头部*/h->hash = r->header_hash;/*key-头部名称 value-对应的值*/h->key.len = r->header_name_end - r->header_name_start;h->value.len = r->header_end - r->header_start;/*zx:作者这里分配这么大空间的原因在于，在结构体中有三个变量*///1.key//2.value//3.lowcase_case/*一次申请这一整段空间，+1用来'\0'来区分*//*这也在于ngx_str_t的特性在于data字段记录的只是字串地址*/h->key.data = ngx_pnalloc(r->pool,h->key.len + 1 + h->value.len + 1 + h->key.len);/*赋值操作*/h->value.data = h->key.data + h->key.len + 1;h->lowcase_key = h->key.data + h->key.len + 1 + h->value.len + 1;ngx_memcpy(h->key.data, r->header_name_start, h->key.len);h->key.data[h->key.len] = '\0';ngx_memcpy(h->value.data, r->header_start, h->value.len);h->value.data[h->value.len] = '\0';if (h->key.len == r->lowcase_index){ngx_memcpy(h->lowcase_key, r->lowcase_header, h->key.len);}else{ngx_strlow(h->lowcase_key, h->key.data, h->key.len);}/*upstream模块会对一些http头部做特殊处理*/hh = ngx_hash_find(&umcf->headers_in_hash, h->hash,h->lowcase_key, h->key.len);if (hh && hh->handler(r, h, hh->offset) != NGX_OK){return NGX_ERROR;}continue;}/*返回NGX_HTTP_PARSE_HEADER_DONE表示响应中所有的http头部都解析*/if (rc == NGX_HTTP_PARSE_HEADER_DONE){/*如果之前解析http头部时没有发现server和date头部*//*据http协议添加这两个头部*/if (r->upstream->headers_in.server == NULL){h = ngx_list_push(&r->upstream->headers_in.headers);/*zx:查看ngx_hash_key_lc/ngx_hash_key源码可知，可以改写*/ngx_str_t str=ngx_string("server");h->hash=ngx_hash_key_lc(str.data,str.len);#if 0h->hash = ngx_hash(ngx_hash(ngx_hash(ngx_hash(ngx_hash('s', 'e'), 'r'), 'v'),'e'), 'r');#endifngx_str_set(&h->key, "Server");ngx_str_null(&h->value);h->lowcase_key = (u_char *) "server";}if (r->upstream->headers_in.date == NULL){h = ngx_list_push(&r->upstream->headers_in.headers);ngx_str_t str=ngx_string("date");/*zx:同上*/h->hash=ngx_hash_key_lc(str.data,str.len);#if 0h->hash = ngx_hash(ngx_hash(ngx_hash('d', 'a'), 't'), 'e');#endifngx_str_set(&h->key, "Date");ngx_str_null(&h->value);h->lowcase_key = (u_char *) "date";}return NGX_OK;}/*没有解析到完整的http头部，继续接收新的字符流*/if (rc == NGX_AGAIN){return NGX_AGAIN;}/*其他返回值都是非法的*/ngx_log_error(NGX_LOG_ERR, r->connection->log, 0,"upstream sent invalid header");return NGX_HTTP_UPSTREAM_INVALID_HEADER;}
}4 finalize_request
/*finalize_request回调 请求结束前会调用*/
static void
mytest_upstream_finalize_request(ngx_http_request_t *r, ngx_int_t rc)
{ngx_log_error(NGX_LOG_DEBUG, r->connection->log, 0,"mytest_upstream_finalize_request");
}四 实验
将模块编入nginx，启动nginx服务，curl一下，百度就出来了。
curl -v localhost:1024/test?lumia
如图：
小结：
upstream和subrequest类似，也是使用框架，直接实现callback函数，不需要自己实现内部通信.
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