Nginx事件處理模塊怎么理解
本篇內容主要講解“Nginx事件處理模塊怎么理解”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Nginx事件處理模塊怎么理解”吧!
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一、事件模塊主流程講解
事件模塊主要處理兩類事件：① 定時任務 ② I/O事件。其中定時任務是指nginx通過ngx_add_timer添加的事件，原型函數如下：
ngx_event_timer.h
static ngx_inline void
ngx_event_add_timer(ngx_event_t *ev, ngx_msec_t timer)
{
// 計算過期時間點
// 過期時間 = 現在時間 + 過期時間
key = ngx_current_msec + timer;
// 設置超時時間到
ev->timer.key = key;
// 添加的紅黑樹
ngx_rbtree_insert(&ngx_event_timer_rbtree, &ev->timer);
}
// 并設置了全局變量方便在任何地方調用
#define ngx_add_timer ngx_event_add_timer在此列舉一個本文涉及的超時管理：
① 工作進程在爭搶互斥鎖時，因為只有一個進程能夠獲取鎖，如果其他進程無法獲取鎖，不可能一直等待，所以設置accept_mutex_delay，超過了設定的事件就會發(fā)生超時處理，也就放棄爭搶鎖二選擇去釋放資源。
ngx_event_accept.c
void
ngx_event_accept(ngx_event_t *ev)
{
if (ngx_use_accept_mutex) {
// xxx
}else{
ngx_add_timer(ev, ecf->accept_mutex_delay);
}
}其次就是I/O事件了，很容易理解就是處理讀寫事件，那么I/O事件以epoll為例，先來看下nginx處理事件的主流程：
ngx_process_cycle.c
static void
ngx_worker_process_cycle(ngx_cycle_t *cycle, void *data)
{
for ( ;; ) {
// 不斷循環(huán)處理事件
ngx_process_events_and_timers(cycle);
}
}事件處理的入口在nginx進程模型的代碼里面，工作進程會一直循環(huán)取處理事件，其中的阻塞點就是epoll_wait，處理完一輪事件后又循環(huán)這個過程，直到master進程發(fā)來關閉的信號。接下來就是真正的開始處理事件的地方：
// 開始處理事件
void
ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle)
{
ngx_uint_t flags;
ngx_msec_t timer, delta;
// ngx_timer_resolution 用于決定使用何種超時策略
// 如果ngx_timer_resolution非零0,則設置timer未無限大
// 另外ngx_timer_resolution還有作用就是控制gettimeofday調用的頻率，不過在x86_64系統(tǒng)中影響已經可忽略了
// 此時采用定時方案，在規(guī)定的時間，默認500ms，對紅黑樹中的元素進行一次掃描
// 并處理超時的節(jié)點
if (ngx_timer_resolution) {
// 先設置時間為無限待，后面會設置未500
timer = NGX_TIMER_INFINITE;
flags = 0;
} else {
// 如果ngx_timer_resolution為0
// 采用超時的方案，首先計算出最快超時的時間，然后等待這個時間段取處理超時的事件，
// 處理完超時任務，再次計算下一次的超時時間，不斷地循環(huán)處理。
// 查詢紅黑樹，返回超時時間最小的節(jié)點，即最左邊的元素
/**
* while (node->left != sentinel) {
node = node->left;
}
*/
// nginx通過紅黑樹來維護所有的time節(jié)點
// 將超時檢測時間設置未最快發(fā)生超時的事件對象的超時時刻和當前時刻的差
// timer = (ngx_msec_int_t) (node->key - ngx_current_msec);
timer = ngx_event_find_timer();
flags = NGX_UPDATE_TIME;
#if (NGX_WIN32)
/* handle signals from master in case of network inactivity */
// 如果timer是無限或者大于500，則設置未500
// 即如果選擇定時方案，會設置定時時間為500ms
if (timer == NGX_TIMER_INFINITE || timer > 500) {
timer = 500;
}
#endif
}
// 處理驚群現象（nginx是一個master，多個work競爭請求）
// 驚群現象是指多個線程/進程同時監(jiān)聽一個socket事件（nginx是多進程程序，共享80端口），
// 當事件發(fā)生時，會喚醒所有等待的線程/進程，爭搶事件
// 但是最后只有一個線程/進程可以讀取事件成功
// 其他進程/線程爭搶失敗后重新等待或者其他操作，這種浪費資源的現象叫驚群
// 設置通過Accept互斥鎖來解決驚群現象
// 當nginx配置文件中worker的數量大于1時
// 且配置文件打開了accept_mutex時，ngx_use_accept_mutex會設為1
/*
* nginx配置
events {
accept_mutex on; #設置網路連接序列化，防止驚群現象發(fā)生，默認為on
multi_accept on; #設置一個進程是否同時接受多個網絡連接，默認為off
#use epoll; #事件驅動模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport
worker_connections 1024; #最大連接數，默認為512
}
*/
if (ngx_use_accept_mutex) {
// ngx_accept_disabled = ngx_cycle->connection_n / 8 - ngx_cycle->free_connection_n;
// 其中connection_n表示當前工作進程最大可承受連接數，free_connection_n表現當前空閑連接數
// 假設當前連接數為x，那么ngx_cycle->connection_n / 8 - connection_n + x => x - 7/8 * connection_n
// 即當連接數超過最大數的7/8時，ngx_accept_disabled的值將大于0時，當前work處理的連接已經達到飽和
// 此時work不會競爭新的連接，nginx會任務當前函數已經經歷了一輪事件處理
// 即相應的負載減少了一點，并對ngx_accept_disabled自減
if (ngx_accept_disabled > 0) {
ngx_accept_disabled--;
} else {
// 如果活動連接數還沒有達到飽和，則獲取accept鎖
// 多個work，只有一個可以得到鎖，
// 且獲取鎖的過程不是阻塞，獲取成功后，ngx_accept_mutex_held會設為1
if (ngx_trylock_accept_mutex(cycle) == NGX_ERROR) {
return;
}
// 如果ngx_accept_mutex_held = 1表示成功獲取到鎖
if (ngx_accept_mutex_held) {
// 搶到了accept鎖的進程會被加上了NGX_POST_EVENTS標志
// 并加入到post_events隊列里
// 設置標志，延遲處理事件
flags |= NGX_POST_EVENTS;
} else {
if (timer == NGX_TIMER_INFINITE
|| timer > ngx_accept_mutex_delay)
{
timer = ngx_accept_mutex_delay;
}
}
}
}
delta = ngx_current_msec;
// 獲得互斥鎖的進程開始處理請求
// 主要調用epoll_wait等待事件
// 并根據事件類型加入到隊列ngx_posted_accept_events或者ngx_posted_events
(void) ngx_process_events(cycle, timer, flags);
// delta就是調用ngx_process_events消耗的時間
// ngx_current_msec的值是通過ngx_time_update函數得到的
// 如果不執(zhí)行ngx_time_update，則delta依然為0
delta = ngx_current_msec - delta;
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
"timer delta: %M", delta);
// 處理新建連接事件
ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_accept_events);
// accept事件一旦處理完成，當前進程就會釋放互斥鎖
if (ngx_accept_mutex_held) {
// 釋放鎖
ngx_shmtx_unlock(&ngx_accept_mutex);
}
if (delta) {
// 不斷的從紅黑樹的節(jié)點中取出時間值最小的，判斷是否超時
// 如果超時就執(zhí)行他們的事件函數，直到最小的時間不超時
// 處理超時事件
ngx_event_expire_timers();
}
// 釋放鎖后開始處理ngx_posted_events隊列中的普通讀寫事件
ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_events);
}上一段代碼較長，這里解讀下多做了什么操作：
1. 首先是根據ngx_timer_resolution的值判斷當前定時策略，這個值是在nginx.conf文件可選配置：
timer_resolution 10ms
如果timer_resolution 非0，則選擇定時檢查方案，即設置定時時間，500ms，隔這個時間去紅黑樹中檢查時候有事件超時，如果有則處理超時事件。如果ngx_timer_resolution為0，則采用超時檢測方案，首先先計算最快超時的時間 timer = ngx_event_find_timer()，然后到了timer這個時間去處理超時事件，接著在計算一次timer，依次循環(huán)處理超時事件。
2. 根據ngx_use_accept_mutex判斷是否打開了互斥鎖配置，如果打開了互斥鎖配置則開始爭搶鎖，否則的話直接處理事件。首先先了解下爭搶鎖的過程，其核心就是函數ngx_trylock_accept_mutex：
// 各個工作線程會嘗試去獲取鎖
ngx_int_t
ngx_trylock_accept_mutex(ngx_cycle_t *cycle)
{
// 非阻塞的方式獲取鎖，返回1表示獲取成功，0表示獲取失敗
if (ngx_shmtx_trylock(&ngx_accept_mutex)) {
ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
"accept mutex locked");
if (ngx_accept_mutex_held && ngx_accept_events == 0) {
return NGX_OK;
}
// 將cycle->listening中的端口信息添加到epoll事件中
// 即把監(jiān)聽socket加入到epoll中進行監(jiān)聽
if (ngx_enable_accept_events(cycle) == NGX_ERROR) {
ngx_shmtx_unlock(&ngx_accept_mutex);
return NGX_ERROR;
}
// 監(jiān)聽完成后會獲取到
ngx_accept_events = 0;
ngx_accept_mutex_held = 1;
return NGX_OK;
}
// 獲取鎖失敗的情況
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
"accept mutex lock failed: %ui", ngx_accept_mutex_held);
// 獲取鎖失敗：本來就擁有鎖的情況
if (ngx_accept_mutex_held) {
// 本來擁有鎖就直接將監(jiān)聽套接口從自身的事件監(jiān)聽機制刪除
if (ngx_disable_accept_events(cycle, 0) == NGX_ERROR) {
return NGX_ERROR;
}
// 擁有鎖標志置位0
ngx_accept_mutex_held = 0;
}
return NGX_OK;
}代碼較累贅，還是畫個圖說明下流程：
拿到鎖后就開始處理事件了。開始處理之前先 flags |= NGX_POST_EVENTS延遲事件實際處理的事件，那么是如何延遲的呢？實際是在函數ngx_epoll_process_events中：
static ngx_int_t
ngx_epoll_process_events(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags)
{
if (flags & NGX_POST_EVENTS) {
queue = rev->accept ? &ngx_posted_accept_events
: &ngx_posted_events;
ngx_post_event(rev, queue);
} else {
rev->handler(rev);
}
}我們已經直到影響flags的值是變量ngx_timer_resolution，其中有如下這一段代碼：
void
ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle)
{
if (ngx_timer_resolution) {
flags = 0;
} else {
flags = NGX_UPDATE_TIME;
}
}flags被設置為0或者1，所以執(zhí)行 flags |= NGX_POST_EVENTS會導致flags & NGX_POST_EVENTS為非零，所以來自epoll_wait的事件會被緩存在隊列里面。
3. 接下來的操作就是要處理事件了，按照2中爭搶鎖的過程，搶到鎖的進程會用于事件的監(jiān)聽套接口，調用ngx_process_events方法處理事件，實際上是調用了ngx_epoll_module.c中的ngx_epoll_process_events方法:
ngx_epoll_module.c
static ngx_int_t
ngx_epoll_process_events(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags)
{
events = epoll_wait(ep, event_list, (int) nevents, timer);
// 定時方案：回調函數會調用ngx_timer_signal_handler方法，并設置ngx_event_timer_alarm = 1，如果沒有執(zhí)行回
// 調函數，則不會執(zhí)行ngx_time_update。
// 超時方案：flags = 1，則flags & NGX_UPDATE_TIME一定為真，所以每次會調用該方法
if (flags & NGX_UPDATE_TIME || ngx_event_timer_alarm) {
// 更新ngx_current_msec的值
ngx_time_update();
}
// 緩存事件到隊列
if (flags & NGX_POST_EVENTS) {
queue = rev->accept ? &ngx_posted_accept_events
: &ngx_posted_events;
ngx_post_event(rev, queue);
} else {
rev->handler(rev);
}
}代碼中可以看出，其中accept事件（即監(jiān)聽端口上的可讀事件）會被緩存到隊列ngx_posted_accept_events，普通事件會被緩存到隊列ngx_posted_events。
4. 緩存完事件，接下來就是處理新建連接事件（accept事件），因為當前進程已經監(jiān)聽了某個客戶端的端口，該端口的請求中的可讀事件先要處理下，該讀的數據讀完，即處理隊列ngx_posted_accept_events中的新建連接事件，如果在處理新建連接期間還有新的請求連接事件，會阻塞，等待下次進程獲取鎖后讀取。讀完可讀事件后就執(zhí)行解鎖操作ngx_shmtx_unlock。
5. 鎖釋放完之后就處理連接套接口之后的連接事件了，即保存在隊列ngx_posted_events中的事件。
void
ngx_event_process_posted(ngx_cycle_t *cycle, ngx_queue_t *posted)
{
ngx_queue_t *q;
ngx_event_t *ev;
while (!ngx_queue_empty(posted)) {
q = ngx_queue_head(posted);
ev = ngx_queue_data(q, ngx_event_t, queue);
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
"posted event %p", ev);
ngx_delete_posted_event(ev);
ev->handler(ev);
}
}可以看出，就是不斷遍歷隊列，調用對應的handler處理事件。
二、介紹事件處理模型的初始化
因為我們上面的講解都是以epoll為例的，接下來就解釋下ngnix如何來選擇事件處理機制，首先先看下nginx.conf中的events模塊配置：
events
{
// 選擇使用的事件處理機制，這里使用epoll
use epoll;
// 是否同時接受多個網絡請求
multi_accept on;
// 是否激活互斥鎖
accept_mutex on;
// 設置最大可用連接數
worker_connections 65535;
// 配置http連接的超時時間
keepalive_timeout 60;
// 客戶端request請求中header的緩存大小
client_header_buffer_size 4k;
// 靜態(tài)文件的緩存大小和緩存時間，比如html/css/image
open_file_cache max=65535 inactive=60s;
// 設置每次檢查緩存有效性的時間間隔
open_file_cache_valid 80s;
// 靜態(tài)文件有效緩存時間內最少使用次數
open_file_cache_min_uses 1;
// 設置是否允許緩存錯誤信息
open_file_cache_errors on;
}配置比較詳細，其實相關的也就是 use epoll配置。
首先nginx定義了統(tǒng)一的事件處理接口，封裝了各種事件處理機制(epoll/poll/select等)的執(zhí)行函數：
ngx_event.h
typedef struct {
// 將一個事件(讀事件/寫事件)添加到事件驅動機制
ngx_int_t (*add)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 將一個事件(讀事件/寫事件)從事件驅動中上刪除
ngx_int_t (*del)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 啟用一個已經添加的事件（代碼暫時未使用）
ngx_int_t (*enable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 禁用一個已經添加的事件（代碼暫時未使用）
ngx_int_t (*disable)(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);
// 將指定連接關聯(lián)的描述符加入到多路復用監(jiān)控里
ngx_int_t (*add_conn)(ngx_connection_t *c);
// 從多路復用監(jiān)控里刪除指定連接關聯(lián)的描述符
ngx_int_t (*del_conn)(ngx_connection_t *c, ngx_uint_t flags);
// 僅在多線程環(huán)境下調用，目前未使用
ngx_int_t (*notify)(ngx_event_handler_pt handler);
// 阻塞等待發(fā)生，并對發(fā)生的事件逐個處理
ngx_int_t (*process_events)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer,ngx_uint_t flags);
// 初始化事件驅動模塊
ngx_int_t (*init)(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer);
// 回收資源
void (*done)(ngx_cycle_t *cycle);
} ngx_event_actions_t;對封裝的接口定義全局的變量，以及該接口函數也定義相應的全局函數
ngx_event_actions_t ngx_event_actions ngx_process_events ngx_event_actions.process_events ngx_done_events ngx_event_actions.done ngx_add_event ngx_event_actions.add ngx_del_event ngx_event_actions.del ngx_add_conn ngx_event_actions.add_conn ngx_del_conn ngx_event_actions.del_conn ngx_notify ngx_event_actions.notify
所以添加一個事件(讀/寫)只需要調用ngx_add_event(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags)。那么重點就是如何對ngx_event_actions進行賦值？搜索event/modules會發(fā)現在各種事件處理機制的模塊里面都存在對ngx_event_actions的賦值：
D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_devpoll_module.c: 186: ngx_event_actions = ngx_devpoll_module_ctx.actions; D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_epoll_module.c: 189: ngx_event_actions = ngx_epoll_module_ctx.actions D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_eventport_module.c: 279: ngx_event_actions = ngx_eventport_module_ctx.actions; D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_kqueue_module.c: 224: ngx_event_actions = ngx_kqueue_module_ctx.actions; D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_poll_module.c: 96: ngx_event_actions = ngx_poll_module_ctx.actions; D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_select_module.c: 105: ngx_event_actions = ngx_select_module_ctx.actions; D:\mycode\nginx\src\event\modules\ngx_win32_select_module.c: 106: ngx_event_actions = ngx_select_module_ctx.actions;
而系統(tǒng)采用哪個賦值語句取決于用戶在events模塊的配置中的use epoll
具體初始化的過程：
static char *
ngx_event_core_init_conf(ngx_cycle_t *cycle, void *conf)
{
ngx_conf_init_uint_value(ecf->use, module->ctx_index);
}
#define ngx_conf_init_size_value(conf, default)
// 用戶沒有指定則設置默認的值
if (conf == NGX_CONF_UNSET_SIZE) {
conf = default;
}以上配置項通過函數ecf = ngx_event_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_event_core_module)獲取到，即ecf->use的值是epoll值的序號，而序號的設置在ngx_module.c中：
ngx_int_t
ngx_preinit_modules(void)
{
ngx_uint_t i;
for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {
ngx_modules[i]->index = i;
ngx_modules[i]->name = ngx_module_names[i];
}
ngx_modules_n = i;
ngx_max_module = ngx_modules_n + NGX_MAX_DYNAMIC_MODULES;
return NGX_OK;
}在ngx_preinit_modules會循環(huán)遍歷所有ngx_modules中的值，并對模塊的index值賦值，用于標識這個模塊，所以這里存在疑問的是ngx_modules的值來自于哪里？查看源碼，發(fā)現在nginx.c中存在賦值語句 modules = ngx_dlsym(handle, "ngx_modules")：
ngx_event.c：
ngx_event_process_init(ngx_cycle_t *cycle)
{
// 返回events模塊的配置集合
ecf = ngx_event_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_event_core_module);
// 遍歷所有模塊
for (m = 0; cycle->modules[m]; m++) {
if (cycle->modules[m]->type != NGX_EVENT_MODULE) {
continue;
}
// 如果不等于ecf->use的值就繼續(xù)遍歷
if (cycle->modules[m]->ctx_index != ecf->use) {
continue;
}
//找到用戶指定的事件處理機制
module = cycle->modules[m]->ctx;
// 執(zhí)行該模塊的初始化函數
if (module->actions.init(cycle, ngx_timer_resolution) != NGX_OK) {
/* fatal */
exit(2);
}
break;
}
}所以我們可以知道nginx對事件具體的處理邏輯定義在event/modules各個處理機制的模塊里，我們取其中一個為例(ngx_epoll_module.c)，在上面的賦值語句ngx_event_actions = ngx_epoll_module_ctx.actions，其中ngx_event_actions封裝了nginx統(tǒng)一的事件處理調用函數，而ngx_epoll_module_ctx則定義了epoll模塊的上下文信息，是ngx_event_module_t類型的靜態(tài)變量，ngx_epoll_module.c中有如下定義：
typedef struct {
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;具體的賦值語句就是定義靜態(tài)變量ngx_epoll_module_ctx：
static ngx_event_module_t ngx_epoll_module_ctx = {
&epoll_name,
ngx_epoll_create_conf, /* create configuration */
ngx_epoll_init_conf, /* init configuration */
// 對actions的賦值
{
// 添加事件（讀/寫事件）
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 */
}
};到這里，就已經通過ngx_event_actions = ngx_epoll_module_ctx.actions賦值語句將epoll的處理函數賦值給了nginx的全局變量ngx_event_actions，所以當我們調用全局函數ngx_add_event(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags)實際上就是調用ngx_epoll_add_event。
到此，相信大家對“Nginx事件處理模塊怎么理解”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續(xù)學習！
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