Wie Nginx HTTP-Anfragen verarbeitet

一、event事件与http框架的交互

        在接收完http请求行、http请求头部后，会调用ngx_http_process_request这个函数开始处理http请求。因为一个http请求由11个处理阶段组成，而每一个处理阶段都允许多个http模块介入，因此在这个函数中，将调度各个阶段的http模块共同完成这个请求。

//接收到http请求行与请求头后，http的处理流程,是第一个http处理请求的读事件回调 
//这个函数执行后，将把读写事件的回调设置为ngx_http_request_handler。这样下次再有事件时 
//将调用ngx_http_request_handler函数来处理，而不会再调用ngx_http_process_request了 
static void ngx_http_process_request(ngx_http_request_t *r) 
{ 
  ngx_connection_t *c; 
  c = r->connection; 
  //因为已经接收完http请求行、请求头部了，准备调用各个http模块处理请求了。 
  //因此需要接收任何来自客户端的读事件，也就不存在接收http请求头部超时问题 
  if (c->read->timer_set)  
  { 
    ngx_del_timer(c->read); 
  } 
  //重新设置当前连接的读写事件回调 
  c->read->handler = ngx_http_request_handler; 
  c->write->handler = ngx_http_request_handler; 
  //设置http请求对象的读事件回调，这个回调不做任何的事情。 
  //那http请求对象的读事件回调，与上面的连接对应的读事件回调有什么关系呢? 
  //当读事件发生后，连接对应的读事件回调ngx_http_request_handler会被调用， 
  //在这个回调内会调用http请求对象的读事件回调ngx_http_block_reading，而这个回调是 
  //不会做任何事件的，因此相当于忽略了读事件。因为已经接收完了请求行请求头，现在要做的是调用各个http模块， 
  //对接收到的请求行请求头进行处理 
  r->read_event_handler = ngx_http_block_reading; 
 
  //调用各个http模块协同处理这个请求 
  ngx_http_handler(r); 
  //处理子请求 
  ngx_http_run_posted_requests(c); 
}

ngx_http_process_request函数只会被调用一次。如果一次调度并不能处理完11个http阶段，那会将连接对象对应的读事件、写事件回调设置为ngx_http_request_handler。而请求对象的读事件设置为ngx_http_block_reading， 请求对象的写事件回调设置为ngx_http_core_run_phases, 这个回调在ngx_http_handler内设置。这样在事件再次到来时不会调用

ngx_http_process_request函数处理了。那event事件模块的读写事件回调与http请求对象的读写事件回调有什么关系呢?

//http请求处理读与写事件的回调，在ngx_http_process_request函数中设置。 
//这个函数中将会调用http请求对象的读写事件回调。将event事件模块与http框架关联起来 
static void ngx_http_request_handler(ngx_event_t *ev) 
{ 
  //如果同时发生读写事件，则只有写事件才会触发。写事件优先级更高 
  if (ev->write)  
  { 
    r->write_event_handler(r);  //在函数ngx_http_handler设置为:ngx_http_core_run_phases 
 
  } 
  else 
  { 
    r->read_event_handler(r);  //在函数ngx_http_process_request设置为:ngx_http_block_reading 
  } 
 
  //处理子请求 
  ngx_http_run_posted_requests(c); 
}

可以看到，连接对象的读事件回调中，会调用http请求对象的读事件回调。连接对象的写事件回调会调用http请求对象的写事件回调。

图中可看出，在event的读事件发生时，epoll返回后会调用读事件的回调ngx_http_request_handler。在这个读事件回调中，又会调用http框架，也就是http请求对象的读事件回调ngx_http_block_reading，这个http请求对象的读事件回调是不做任何事情的，相当于忽略读事件。因此http框架将会返回到事件模块。那为什么要忽略读事件呢?因为http请求行、请求头部都已经全部接收完成了， 现在要做的是调度各个http模块共同协作，完成对接收到的请求行，请求头部的处理。因此不需要接收来自客户端任何数据了。

对于写事件的处理就复杂多了, 在event的写事件发生时，epoll返回后会调用写事件的回调ngx_http_request_handler，在这个写事件回调中，又会调用http框架，也就是http请求对象的写事件回调ngx_http_core_run_phases。这个http框架的回调会调度介入11个请求阶段的各个http模块的hander方法，共同完成http请求。

二、调度http模块处理请求

在上面代码中，会调度ngx_http_core_run_phases这个函数，使得各个http模块能介入到http请求中来。而这个函数是在ngx_http_handler设置的。

//调用各个http模块协同处理这个请求 
void ngx_http_handler(ngx_http_request_t *r) 
{ 
  //不需要进行内部跳转。什么是内部跳转? 例如有个location结构，里面的 
  // 
  if (!r->internal)   
  { 
    //将数组序号设为0,表示从数组第一个元素开始处理http请求 
    //这个下标很重要，决定了当前要处理的是11个阶段中的哪一个阶段， 
    //以及由这个阶段的哪个http模块处理请求 
    r->phase_handler = 0; 
  }  
  else  
  { 
    //需要做内部跳转 
    cmcf = ngx_http_get_module_main_conf(r, ngx_http_core_module); 
    //将序号设置为server_rewrite_index 
    r->phase_handler = cmcf->phase_engine.server_rewrite_index; 
  } 
  //设置请求对象的写事件回调，这个回调将会调度介入11个http阶段的各个http模块 
  //共同完成对请求的处理 
  r->write_event_handler = ngx_http_core_run_phases; 
  //开始调度介入11个http阶段的各个http模块 
  ngx_http_core_run_phases(r); 
}

而ngx_http_core_run_phases函数就很简单了，调度介入11个http处理阶段的所有http模块的checker方法。

//调用各个http模块协同处理这个请求, checker函数内部会修改phase_handler 
void ngx_http_core_run_phases(ngx_http_request_t *r) 
{ 
  cmcf = ngx_http_get_module_main_conf(r, ngx_http_core_module); 
  ph = cmcf->phase_engine.handlers; 
  //调用各个http模块的checker方法，使得各个http模块可以介入http请求 
  while (ph[r->phase_handler].checker) 
  { 
    rc = ph[r->phase_handler].checker(r, &ph[r->phase_handler]); 
    //从http模块返回ngx_ok，http框架则会把控制全交还给事件模块 
    if (rc == ngx_ok)     
    { 
      return; 
    } 
  }

假设阶段2有三个http模块介入了http请求， 阶段3有一个模块介入了http请求、阶段4也有一个模块介入了请求。当开始处理阶段2时，将调用阶段2中的所有http模块进行处理，此时phase_handler指向阶段2的开始位置。之后每处理完阶段2中的一个模块时，phase_handler指向阶段2的下一个模块，直到阶段2处理完成。

当阶段2中的所有http模块都处理完成时，phase_handler将指向阶段3

因阶段3只有一个http模块，因此当阶段3中的所有http模块都处理完成时，phase_handler将指向阶段4

那这个handlers数组是什么时候创建的呢? 每一个http模块的checker回调又是做什么呢? 接下来将分析这两个问题

三、11个http请求阶段数组创建

在解析nginx.conf配置文件时，解析到http块时，会调用ngx_http_block这个函数开始解析http块。在这个函数中，也会把所有需要介入到11个http请求阶段的http模块，注册到数组中。

//开始解析http块 
static char * ngx_http_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf) 
{ 
  //http配置解析完成后的后续处理,使得各个http模块可以介入到11个http阶段 
  for (m = 0; ngx_modules[m]; m++)  
  { 
    if (ngx_modules[m]->type != ngx_http_module)  
    { 
      continue; 
    } 
 
    module = ngx_modules[m]->ctx; 
    if (module->postconfiguration)  
    { 
      //每一个http模块的在这个postconfiguration函数中，都可以把自己注册到11个http阶段 
      if (module->postconfiguration(cf) != ngx_ok)  
      { 
        return ngx_conf_error; 
      } 
    } 
  } 
}

例如ngx_http_static_module静态模块，会将自己介入11个http阶段的ngx_http_content_phase阶段回调设置为ngx_http_static_handler

//静态模块将自己注册到11个http请求阶段中的ngx_http_content_phase阶段 
static ngx_int_t ngx_http_static_init(ngx_conf_t *cf) 
{ 
  cmcf = ngx_http_conf_get_module_main_conf(cf, ngx_http_core_module); 
  h = ngx_array_push(&cmcf->phases[ngx_http_content_phase].handlers); 
 
  //静态模块在ngx_http_content_phase阶段的处理方法 
  *h = ngx_http_static_handler; 
 
  return ngx_ok; 
}

例如: ngx_http_access_module访问权限模块，会将自己介入11个http阶段的ngx_http_access_phase阶段回调设置为ngx_http_access_handler

//访问权限模块将自己注册到11个http请求阶段中的ngx_http_access_phase阶段 
static ngx_int_t ngx_http_access_init(ngx_conf_t *cf) 
{ 
  cmcf = ngx_http_conf_get_module_main_conf(cf, ngx_http_core_module); 
  h = ngx_array_push(&cmcf->phases[ngx_http_access_phase].handlers); 
   
  //访问权限模块在ngx_http_access_phase阶段的处理方法 
  *h = ngx_http_access_handler; 
   
  return ngx_ok; 
}

上面的这些操作，只是把需要介入到11个http阶段的http模块保存到了ngx_http_core_main_conf_t中的phases成员中，并没有保存到phase_engine中。那什么时候将phases的内容保存到phase_engine中呢? 还是在ngx_http_block函数中完成

//开始解析http块 
static char * ngx_http_block(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf) 
{ 
    //初始化请求的各个阶段 
  if (ngx_http_init_phase_handlers(cf, cmcf) != ngx_ok)  
  { 
    return ngx_conf_error; 
  } 
}

假设阶段1有一个http模块介入请求，阶段2有三个http模块介入请求、阶段3也有一个http模块介入请求。则ngx_http_init_phase_handlers这个函数调用后，从ngx_http_phase_t phases[11]数组转换到ngx_http_phase_handler_t handlers数组的过程如下图所示:

//初始化请求的各个阶段 
static ngx_int_t ngx_http_init_phase_handlers(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_main_conf_t *cmcf) 
{ 
  //11个http请求阶段，每一个阶段都可以有多个http模块介入。 
  //这里统计11个节点一共有多个少http模块。以便下面开辟空间 
  for (i = 0; i < ngx_http_log_phase; i++)  
  { 
    n += cmcf->phases[i].handlers.nelts; 
  } 
  //开辟空间，存放介入11个处理阶段的所有http模块的回调 
  ph = ngx_pcalloc(cf->pool,n * sizeof(ngx_http_phase_handler_t) + sizeof(void *)); 
  cmcf->phase_engine.handlers = ph; 
  n = 0; 
 
  //对于每一个http处理阶段，给该阶段中所有介入的http模块赋值 
  for (i = 0; i < ngx_http_log_phase; i++) 
  { 
    h = cmcf->phases[i].handlers.elts; 
 
    switch (i)  
    { 
      case ngx_http_server_rewrite_phase://根据请求的uri查找location之前，修改请求的uri阶段 
        if (cmcf->phase_engine.server_rewrite_index == (ngx_uint_t) -1)  
        { 
          cmcf->phase_engine.server_rewrite_index = n; //重定向模块在数组中的位置 
        } 
        checker = ngx_http_core_rewrite_phase;   //每一个阶段的checker回调 
        break; 
      case ngx_http_find_config_phase://根据请求的uri查找location阶段(只能由http框架实现) 
        find_config_index = n; 
        ph->checker = ngx_http_core_find_config_phase; 
        n++; 
        ph++; 
        continue; 
      case ngx_http_rewrite_phase:  //根据请求的rui查找location之后，修改请求的uri阶段 
        if (cmcf->phase_engine.location_rewrite_index == (ngx_uint_t) -1) 
        { 
          cmcf->phase_engine.location_rewrite_index = n; 
        } 
        checker = ngx_http_core_rewrite_phase; 
        break; 
      case ngx_http_post_rewrite_phase: //ngx_http_rewrite_phase阶段修改rul后，防止递归修改uri导致死循环阶段 
        if (use_rewrite)  
        { 
          ph->checker = ngx_http_core_post_rewrite_phase; 
          ph->next = find_config_index;//目的是为了地址重写后，跳转到ngx_http_find_config_phase阶段，根据 
                        //url重写查找location 
          n++; 
          ph++; 
        } 
        continue; 
      case ngx_http_access_phase:     //是否允许访问服务器阶段 
        checker = ngx_http_core_access_phase; 
        n++; 
        break; 
      case ngx_http_post_access_phase:  //根据ngx_http_access_phase阶段的错误码，给客户端构造响应阶段 
        if (use_access)  
        { 
          ph->checker = ngx_http_core_post_access_phase; 
          ph->next = n; 
          ph++; 
        } 
        continue; 
      case ngx_http_try_files_phase:   //try_file阶段 
        if (cmcf->try_files)  
        { 
          ph->checker = ngx_http_core_try_files_phase; 
          n++; 
          ph++; 
        } 
        continue; 
      case ngx_http_content_phase:    //处理http请求内容阶段，大部分http模块最愿意介入的阶段 
        checker = ngx_http_core_content_phase; 
        break; 
      default: 
        //ngx_http_post_read_phase,  
        //ngx_http_preaccess_phase,  
        //ngx_http_log_phase三个阶段的checker方法 
        checker = ngx_http_core_generic_phase; 
    } 
    n += cmcf->phases[i].handlers.nelts; 
    //每一个阶段中所介入的所有http模块，同一个阶段中的所有http模块有唯一的checker回调， 
    //但handler回调每一个模块自己实现 
    for (j = cmcf->phases[i].handlers.nelts - 1; j >=0; j--)  
    { 
      ph->checker = checker;     
      ph->handler = h[j]; 
      ph->next = n; 
      ph++; 
    } 
  } 
  return ngx_ok; 
}

四、http阶段的checker回调

在11个http处理阶段中，每一个阶段都有一个checker函数，当然有些阶段的checker函数是相同的。对每一个处理阶段，介入这个阶段的所有http模块都共用同一个checker函数。这些checker函数的作用是调度介入这个阶段的所有http模块的handler方法，或者切换到一下个http请求阶段。下面分析下ngx_http_post_read_phase，ngx_http_preaccess_phase，ngx_http_log_phase三个阶段的checker方法。

//ngx_http_post_read_phase,  
//ngx_http_preaccess_phase,  
//ngx_http_log_phase三个阶段的checker方法 
//返回值: ngx_ok，http框架会将控制权交还给epoll模块 
ngx_int_t ngx_http_core_generic_phase(ngx_http_request_t *r,ngx_http_phase_handler_t *ph) 
{ 
  ngx_int_t rc; 
  //调用http模块的处理方法，这样这个http模块就介入到了这个请求阶段 
  rc = ph->handler(r); 
  //跳转到下一个http阶段执行 
  if (rc == ngx_ok)         
  { 
    r->phase_handler = ph->next; 
    return ngx_again; 
  } 
   
  //执行本阶段的下一个http模块 
  if (rc == ngx_declined)      
  { 
    r->phase_handler++; 
    return ngx_again; 
  } 
 
  //表示刚执行的handler无法在这一次调度中处理完这一个阶段， 
  //需要多次调度才能完成 
  if (rc == ngx_again || rc == ngx_done)  
                       
  { 
    return ngx_ok; 
  } 
  //返回出错 
  /* rc == ngx_error || rc == ngx_http_... */ 
  ngx_http_finalize_request(r, rc); 
 
  return ngx_ok; 
}

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