震撼！全网第一张源码分析全景图揭秘Nginx

不论是C/C++技术栈，还是PHP，Java技术栈，从事后台开发的朋友对nginx肯定不会陌生。

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想要深入学习nginx，阅读源码肯定是非常重要的一环，但nginx源码量毕竟还是不算少，一不小心就容易陷入某个细节，迷失在茫茫码海之中。

假如有一张地图，让我们开启上帝视角，总览全局，帮助我们快速学习整体框架结构，又能不至于迷失其中那就再好不过了！

看到这篇文章的你有福了，笔者花了不少时间，把这件事给做了，先来看个全貌（限于平台图片尺寸设定，这里只能看个大概）：

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下面选取少量关键部分来一窥神秘的nginx。

主进程启动

nginx主进程启动后，进行一系列的初始化，包括但不限于：

• 命令行参数解析
• 时间初始化
• 日志初始化
• ssl初始化
• 操作系统相关初始化
• 一致性hash表初始化
• 模块编号解决

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核心初始化

另外一个最重要的初始化由ngx_init_cycle()函数完成，该函数围绕nginx中非常核心的一个全局数据结构ngx_cycle_t开展。

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该函数完成了几个核心初始化：

• 配置文件解析
• 创立并监听socket
• 初始化nginx各模块

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nginx核心模块群

nginx是一个模块化设计的软件，优秀的架构设计使得nginx可以扩展非常多的模块。

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要逐个描绘出这些模块显得有些杂乱和工作量巨大，仅选取少量关键核心模块进行了展现：

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每个模块有一个支持的命令解析列表，在初始化过程中，主进程将会遍历所有模块的命令列表，进行配置文件中的命令解析，如经常用的ngx_http_proxy_module:

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ngx_http_core_module模块：

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main函数的最后，根据能否启用多进程模型，分别进入多进程版本的ngx_master_process_cycle和单进程版本的ngx_single_process_cycle()。

以常见的多进程版本为例，进入该函数后，首先设置进程名称为：“master process”，随后启动各工作子进程。

启动子进程

经过几层封装，最终通过fork启动多个子进程：

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除了工作子进程，还启动了缓存管理进程。

之后主进程进入工作循环，周期性升级时间并检查各全局标记，根据不同情况给子进程发送不同信号。

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子进程工作循环

子进程启动后，进入ngx_worker_process_cycle，进行少量工作进程的初始化，随后修改进程名称为：“worker process”。

接着进入工作循环函数ngx_process_events_and_timers，在该函数中主要负责：

• 竞争互斥锁，拿到锁的进程才能执行accept接受新的连接，以此在多进程之间处理惊群效应
• 通过epoll异步IO模型解决网络IO事件，包括新的连接事件和已建立连接发生的读写事件
• 解决定时器队列中到期的定时器事件，定时器通过红黑树的方式存储

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HTTP请求预解决

当连接有数据产生时，工作线程读取socket中到来的数据，并根据HTTP协议格式进行解析，最终封装成ngx_request_t请求对象，提交解决。

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HTTP请求解决的11个阶段

在nginx中各HTTP模块是以挂载的形式串接而成，以流水线工作模式进行HTTP请求的解决，nginx将一个HTTP请求的解决划分为11个阶段。

typedef enum {    NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0,    NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE,    NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE,    NGX_HTTP_REWRITE_PHASE,    NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE,    NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE,    NGX_HTTP_ACCESS_PHASE,    NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE,    NGX_HTTP_PRECONTENT_PHASE,    NGX_HTTP_CONTENT_PHASE,    NGX_HTTP_LOG_PHASE} ngx_http_phases;

每阶段（部分阶段保留，不允许挂载）允许多个模块挂载，一个模块也可以挂载到多个阶段。因而，首次完成挂载的存储结构是一个二维数组的形式。

不过在初始化过程中，ngx_http_init_phase_handlers函数将该二维数组转换成了一维数组。下图是nginx中各模块挂载情况：

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全景图

最后，再来看一看全貌：

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总结

nginx不仅是一款优秀的高性能web服务器，对于C/C++技术栈的同学来说，还是一个很好的学习对象，其良好的架构设计，柔美的代码风格和经典的编程技法无一不值得细细品来。

不过限于笔者水平和时间有限，尽管号称全景图，但仍然无法覆盖到nginx的方方面面，欢迎读者朋友留言交流，让此图日渐完善，谢谢大家。