Nginx事件驱动总结
2017-02-21 17:06
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其实最开始想要看nginx的源代码的初衷就是为了搞懂它的nginx的事件驱动到底是怎么回事。。。到现在为止nginx代码的大体结构部分已经看的差不多了，对它的事件驱动也算是有了一个较为全面的了解，终于可以写这篇文章了。。。
首先用一张图来描述整个event的结构：
首先最高层的是epoll自己定义的事件结构：
[cpp] view
plaincopy
typedef union epoll_data {
void *ptr; //指向相应的connection
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event {
uint32_t events;
epoll_data_t data;
};
用ptr指针来指向所属的connection，解析来就是nginx的connection结构了，其有两个先关的定义如下：
[cpp] view
plaincopy
ngx_event_t *read; //读事件
ngx_event_t *write; //写事件
一看就能明白了吧，read表示可以读取的事件，write表示可以写的事件，接下来就是来看nginx的事件的定义了：
[cpp] view
plaincopy
void *data; //指向发生当前事件的connection之类的数据
unsigned accept:1; //用这个域来标记当前的事件是监听端口的accept事件
unsigned active:1; //主要是用于表明是否实际将其加入了epoll
unsigned ready:1; //判断当前事件是否已经发生了，例如当在epoll的wait返回后会将其置1
[cpp] view
plaincopy
ngx_rbtree_node_t timer; //对应的红黑树的节点
[cpp] view
plaincopy
ngx_event_handler_pt handler; //事件的处理函数
其用data域指向所属的connection，用accept来区分是否是一个accept事件。。。，当为定时事件时timer域有用，它是一个红黑树的节点结构，handler是该事件的处理函数。。。
好了接下来来看如何将它们联系起来。。。。。首先来看如何将一个connection加入到epoll当中：
[cpp] view
plaincopy
//将某个连接加入到epoll当中
static ngx_int_t
ngx_epoll_add_connection(ngx_connection_t *c)
{
struct epoll_event ee;
//这里表示当前连接关心的事件
ee.events = EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLET;
//这里event的data域的ptr指向的是当前的connection
ee.data.ptr = (void *) ((uintptr_t) c | c->read->instance);
ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, c->log, 0,
”epoll add connection: fd:%d ev:%08XD”, c->fd, ee.events);
//在epoll中直接将文件描述符以及关心的事件注册了就好了
if (epoll_ctl(ep, EPOLL_CTL_ADD, c->fd, &ee) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, c->log, ngx_errno,
”epoll_ctl(EPOLL_CTL_ADD, %d) failed”, c->fd);
return NGX_ERROR;
}
c->read->active = 1;
c->write->active = 1;
return NGX_OK;
}
函数还是比较简单的，首先是声明了一个epoll类型的事件，然后将其data的ptr域指向当前的connection，接着再调用epoll的epoll_ctl函数将其加入到epoll当中也就完成了connection的加入。。。。
接下来来看如何从epoll中获取事件，并将其与nginx的event相对应:
[cpp] view
plaincopy
//这里是定义的epoll模块具体处理事件的地方
static ngx_int_t
ngx_epoll_process_events(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags)
{
int events;
uint32_t revents;
ngx_int_t instance, i;
ngx_uint_t level;
ngx_err_t err;
ngx_event_t *rev, *wev, **queue;
ngx_connection_t *c;
/* NGX_TIMER_INFINITE == INFTIM */
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll timer: %M”, timer);
//这里是epoll的wait，将得到的事件存到event_list里面，最大的事件量是nevents
/*一开始就是等待事件，最长等待时间为timer；nginx为事件
专门用红黑树维护了一个计时器。后续对这个timer单独分析。
*/
events = epoll_wait(ep, event_list, (int) nevents, timer); //这个超时事件是从红黑树里面获取的，当前最近的超时，这样可以保证epoll的wait能够在合适的时间内返回，保证定义的超时事件可以执行
err = (events == -1) ? ngx_errno : 0;
if (flags & NGX_UPDATE_TIME || ngx_event_timer_alarm) {
ngx_time_update();
}
if (err) {
if (err == NGX_EINTR) {
if (ngx_event_timer_alarm) {
ngx_event_timer_alarm = 0;
return NGX_OK;
}
level = NGX_LOG_INFO;
} else {
level = NGX_LOG_ALERT;
}
ngx_log_error(level, cycle->log, err, ”epoll_wait() failed”);
return NGX_ERROR;
}
if (events == 0) {
if (timer != NGX_TIMER_INFINITE) {
return NGX_OK;
}
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, 0,
”epoll_wait() returned no events without timeout”);
return NGX_ERROR;
}
//这个锁貌似是线程的时候用吧。。没有搞懂
ngx_mutex_lock(ngx_posted_events_mutex);
//循环遍历所有产生的事件
for (i = 0; i < events; i++) {
c = event_list[i].data.ptr; //获取该事件实际对应的connection
//instance 说白了就是个整形的变量
instance = (uintptr_t) c & 1;
c = (ngx_connection_t *) ((uintptr_t) c & (uintptr_t) ~1);
rev = c->read;
if (c->fd == -1 || rev->instance != instance) {
/*
* the stale event from a file descriptor
* that was just closed in this iteration
*/
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll: stale event %p”, c);
continue;
}
//获取发生的事件的类型
revents = event_list[i].events;
ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll: fd:%d ev:%04XD d:%p”,
c->fd, revents, event_list[i].data.ptr);
//如果发生了错误事件
if (revents & (EPOLLERR|EPOLLHUP)) {
ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll_wait() error on fd:%d ev:%04XD”,
c->fd, revents);
}
#if 0
if (revents & ~(EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLERR|EPOLLHUP)) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, 0,
”strange epoll_wait() events fd:%d ev:%04XD”,
c->fd, revents);
}
#endif
if ((revents & (EPOLLERR|EPOLLHUP))
&& (revents & (EPOLLIN|EPOLLOUT)) == 0)
{
/*
* if the error events were returned without EPOLLIN or EPOLLOUT,
* then add these flags to handle the events at least in one
* active handler
*/
revents |= EPOLLIN|EPOLLOUT;
}
/*该事件是一个读事件，并该连接上注册的读事件是active的*/
if ((revents & EPOLLIN) && rev->active) {
if ((flags & NGX_POST_THREAD_EVENTS) && !rev->accept) {
rev->posted_ready = 1;
} else {
rev->ready = 1;
}
if (flags & NGX_POST_EVENTS) {
//如果设置了NGX_POST_EVENTS，表示当前worker进程已经获取了锁，那么将获取的事件入队，因为可能是监听端口的accept事件，这里如果是监听端口的accept事件的话，那么该event的accept域会置为1 ，这个是在事件模块的worker进程初始化中会设置的
//这里持有了锁就应该将产生的事件放入队列中，是为了能够在锁释放了以后再处理这些事件，这样可以让别的worker进程能够尽快的获取锁
queue = (ngx_event_t **) (rev->accept ?
&ngx_posted_accept_events : &ngx_posted_events);
ngx_locked_post_event(rev, queue);
} else {
rev->handler(rev);
}
}
wev = c->write;
//如果是写事件，而且相应connection的写事件是激活的
if ((revents & EPOLLOUT) && wev->active) {
if (c->fd == -1 || wev->instance != instance) {
/*
* the stale event from a file descriptor
* that was just closed in this iteration
*/
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll: stale event %p”, c);
continue;
}
if (flags & NGX_POST_THREAD_EVENTS) {
wev->posted_ready = 1;
} else {
wev->ready = 1;
}
if (flags & NGX_POST_EVENTS) {
ngx_locked_post_event(wev, &ngx_posted_events);
} else {
wev->handler(wev);
}
}
}
ngx_mutex_unlock(ngx_posted_events_mutex);
return NGX_OK;
}
上述代码还是非常简单的，说白了就是调用epoll的wait函数，获取epoll的event，接着根据其的data的ptr域找到所属的connection，然后根据epoll的事件类型来对应connection中的read与write事件，并将其加入到事件队列中，待会再调用其的处理函数来处理。。。
这样也就完成了整个事件的处理过程，也就是整个nginx的事件驱动的大体框架，。。。设计还是非常的巧妙的。。。另外就是还有一种定时事件类型，前面的一篇文章已经讲过了，Nginx自己采用红黑树来实现的。。。
好了，事件的大体模型也就写完了。。。也算是完成了当时的一个愿望吧。。。、
首先用一张图来描述整个event的结构：
首先最高层的是epoll自己定义的事件结构：
[cpp] view
plaincopy
typedef union epoll_data {
void *ptr; //指向相应的connection
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event {
uint32_t events;
epoll_data_t data;
};
用ptr指针来指向所属的connection，解析来就是nginx的connection结构了，其有两个先关的定义如下：
[cpp] view
plaincopy
ngx_event_t *read; //读事件
ngx_event_t *write; //写事件
一看就能明白了吧，read表示可以读取的事件，write表示可以写的事件，接下来就是来看nginx的事件的定义了：
[cpp] view
plaincopy
void *data; //指向发生当前事件的connection之类的数据
unsigned accept:1; //用这个域来标记当前的事件是监听端口的accept事件
unsigned active:1; //主要是用于表明是否实际将其加入了epoll
unsigned ready:1; //判断当前事件是否已经发生了，例如当在epoll的wait返回后会将其置1
[cpp] view
plaincopy
ngx_rbtree_node_t timer; //对应的红黑树的节点
[cpp] view
plaincopy
ngx_event_handler_pt handler; //事件的处理函数
其用data域指向所属的connection，用accept来区分是否是一个accept事件。。。，当为定时事件时timer域有用，它是一个红黑树的节点结构，handler是该事件的处理函数。。。
好了接下来来看如何将它们联系起来。。。。。首先来看如何将一个connection加入到epoll当中：
[cpp] view
plaincopy
//将某个连接加入到epoll当中
static ngx_int_t
ngx_epoll_add_connection(ngx_connection_t *c)
{
struct epoll_event ee;
//这里表示当前连接关心的事件
ee.events = EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLET;
//这里event的data域的ptr指向的是当前的connection
ee.data.ptr = (void *) ((uintptr_t) c | c->read->instance);
ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, c->log, 0,
”epoll add connection: fd:%d ev:%08XD”, c->fd, ee.events);
//在epoll中直接将文件描述符以及关心的事件注册了就好了
if (epoll_ctl(ep, EPOLL_CTL_ADD, c->fd, &ee) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, c->log, ngx_errno,
”epoll_ctl(EPOLL_CTL_ADD, %d) failed”, c->fd);
return NGX_ERROR;
}
c->read->active = 1;
c->write->active = 1;
return NGX_OK;
}
函数还是比较简单的，首先是声明了一个epoll类型的事件，然后将其data的ptr域指向当前的connection，接着再调用epoll的epoll_ctl函数将其加入到epoll当中也就完成了connection的加入。。。。
接下来来看如何从epoll中获取事件，并将其与nginx的event相对应:
[cpp] view
plaincopy
//这里是定义的epoll模块具体处理事件的地方
static ngx_int_t
ngx_epoll_process_events(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags)
{
int events;
uint32_t revents;
ngx_int_t instance, i;
ngx_uint_t level;
ngx_err_t err;
ngx_event_t *rev, *wev, **queue;
ngx_connection_t *c;
/* NGX_TIMER_INFINITE == INFTIM */
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll timer: %M”, timer);
//这里是epoll的wait，将得到的事件存到event_list里面，最大的事件量是nevents
/*一开始就是等待事件，最长等待时间为timer；nginx为事件
专门用红黑树维护了一个计时器。后续对这个timer单独分析。
*/
events = epoll_wait(ep, event_list, (int) nevents, timer); //这个超时事件是从红黑树里面获取的，当前最近的超时，这样可以保证epoll的wait能够在合适的时间内返回，保证定义的超时事件可以执行
err = (events == -1) ? ngx_errno : 0;
if (flags & NGX_UPDATE_TIME || ngx_event_timer_alarm) {
ngx_time_update();
}
if (err) {
if (err == NGX_EINTR) {
if (ngx_event_timer_alarm) {
ngx_event_timer_alarm = 0;
return NGX_OK;
}
level = NGX_LOG_INFO;
} else {
level = NGX_LOG_ALERT;
}
ngx_log_error(level, cycle->log, err, ”epoll_wait() failed”);
return NGX_ERROR;
}
if (events == 0) {
if (timer != NGX_TIMER_INFINITE) {
return NGX_OK;
}
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, 0,
”epoll_wait() returned no events without timeout”);
return NGX_ERROR;
}
//这个锁貌似是线程的时候用吧。。没有搞懂
ngx_mutex_lock(ngx_posted_events_mutex);
//循环遍历所有产生的事件
for (i = 0; i < events; i++) {
c = event_list[i].data.ptr; //获取该事件实际对应的connection
//instance 说白了就是个整形的变量
instance = (uintptr_t) c & 1;
c = (ngx_connection_t *) ((uintptr_t) c & (uintptr_t) ~1);
rev = c->read;
if (c->fd == -1 || rev->instance != instance) {
/*
* the stale event from a file descriptor
* that was just closed in this iteration
*/
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll: stale event %p”, c);
continue;
}
//获取发生的事件的类型
revents = event_list[i].events;
ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll: fd:%d ev:%04XD d:%p”,
c->fd, revents, event_list[i].data.ptr);
//如果发生了错误事件
if (revents & (EPOLLERR|EPOLLHUP)) {
ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll_wait() error on fd:%d ev:%04XD”,
c->fd, revents);
}
#if 0
if (revents & ~(EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLERR|EPOLLHUP)) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, 0,
”strange epoll_wait() events fd:%d ev:%04XD”,
c->fd, revents);
}
#endif
if ((revents & (EPOLLERR|EPOLLHUP))
&& (revents & (EPOLLIN|EPOLLOUT)) == 0)
{
/*
* if the error events were returned without EPOLLIN or EPOLLOUT,
* then add these flags to handle the events at least in one
* active handler
*/
revents |= EPOLLIN|EPOLLOUT;
}
/*该事件是一个读事件，并该连接上注册的读事件是active的*/
if ((revents & EPOLLIN) && rev->active) {
if ((flags & NGX_POST_THREAD_EVENTS) && !rev->accept) {
rev->posted_ready = 1;
} else {
rev->ready = 1;
}
if (flags & NGX_POST_EVENTS) {
//如果设置了NGX_POST_EVENTS，表示当前worker进程已经获取了锁，那么将获取的事件入队，因为可能是监听端口的accept事件，这里如果是监听端口的accept事件的话，那么该event的accept域会置为1 ，这个是在事件模块的worker进程初始化中会设置的
//这里持有了锁就应该将产生的事件放入队列中，是为了能够在锁释放了以后再处理这些事件，这样可以让别的worker进程能够尽快的获取锁
queue = (ngx_event_t **) (rev->accept ?
&ngx_posted_accept_events : &ngx_posted_events);
ngx_locked_post_event(rev, queue);
} else {
rev->handler(rev);
}
}
wev = c->write;
//如果是写事件，而且相应connection的写事件是激活的
if ((revents & EPOLLOUT) && wev->active) {
if (c->fd == -1 || wev->instance != instance) {
/*
* the stale event from a file descriptor
* that was just closed in this iteration
*/
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
”epoll: stale event %p”, c);
continue;
}
if (flags & NGX_POST_THREAD_EVENTS) {
wev->posted_ready = 1;
} else {
wev->ready = 1;
}
if (flags & NGX_POST_EVENTS) {
ngx_locked_post_event(wev, &ngx_posted_events);
} else {
wev->handler(wev);
}
}
}
ngx_mutex_unlock(ngx_posted_events_mutex);
return NGX_OK;
}
上述代码还是非常简单的，说白了就是调用epoll的wait函数，获取epoll的event，接着根据其的data的ptr域找到所属的connection，然后根据epoll的事件类型来对应connection中的read与write事件，并将其加入到事件队列中，待会再调用其的处理函数来处理。。。
这样也就完成了整个事件的处理过程，也就是整个nginx的事件驱动的大体框架，。。。设计还是非常的巧妙的。。。另外就是还有一种定时事件类型，前面的一篇文章已经讲过了，Nginx自己采用红黑树来实现的。。。
好了，事件的大体模型也就写完了。。。也算是完成了当时的一个愿望吧。。。、
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