從本節(jié)開始，我們將進入http模塊實現(xiàn)原理的講解，關(guān)于http模塊，有一個非常重要的點就是其是如何存儲http塊、server塊和location塊的數(shù)據(jù)的，而且nginx有的配置項是可以在多個配置塊中使用的，當(dāng)http塊、server塊和location塊中兩個或者兩個以上的配置塊都配置了該配置項的時候，就會有一個問題是，nginx是如何處理這些配置項的。本文主要講解http塊中的各個模塊數(shù)據(jù)的存儲方式，這將是理解nginx的http模塊的工作方式的重要基石。

1. 核心模塊的存儲方式

在nginx運行過程中，有一個全局配置結(jié)構(gòu)體 ngx_cycle_t ，其有一個屬性 conf_ctx ，這個屬性是存儲nginx所有模塊配置的一個數(shù)組，這個數(shù)組的長度與nginx模塊的個數(shù)相同。不過需要注意的是， conf_ctx 數(shù)組的第一維只會存儲核心模塊的配置，而其他模塊對應(yīng)的位置處的數(shù)組元素其實是為NULL。在 conf_ctx 中，各個核心模塊配置結(jié)構(gòu)體的存儲位置與該模塊在所有模塊（包括非核心模塊）中的相對位置是一致的，如下圖所示為nginx存儲核心模塊的一個結(jié)構(gòu)示意圖：

這里標注的 events 和 http 只是為了展示方便而添加的，本質(zhì)上這個數(shù)組的元素的類型是 void* 的指針，至于該指針指向的具體結(jié)構(gòu)體的類型，則是根據(jù)各個核心模塊自身的定義來的。

在http模塊下，其指向了一個 ngx_http_conf_ctx_t 類型的結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體的作用就是用來存儲http配置塊中各個配置項的數(shù)據(jù)的。如下是這個結(jié)構(gòu)體的定義：

typedef struct {
 	// 存儲MAIN級別配置
  void **main_conf;
 	// 存儲SRV級別配置
  void **srv_conf;
 	// 存儲LOC級別配置
  void **loc_conf;
} ngx_http_conf_ctx_t;

我們知道，在nginx.conf配置文件中，在http塊下還配置有server塊，而server塊下也是可以有l(wèi)ocation塊，更有甚者，在location塊下可以有子location塊，如此往復(fù)，而這里的 ngx_http_conf_ctx_t 結(jié)構(gòu)體的作用就是存儲所有的這些配置所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)。首先，我們需要明確的一點是，在nginx.conf配置文件中，配置項都是由一個個模塊定義的，一個模塊可以定義多個配置項，對于這些配置項的解析工作都是由這個模塊所定義的方法進行的。但是，一般的，一個模塊一般都只會定義一個結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體中的各個屬性則對應(yīng)于該模塊所定義的各個配置項的數(shù)據(jù)，也就是說，通過各個模塊所定義的方法，其會將其所定義的配置項對應(yīng)的配置轉(zhuǎn)換為該模塊所定義的結(jié)構(gòu)體。這里所說的結(jié)構(gòu)體就對應(yīng)于上面的 main_conf 、 srv_conf 和 loc_conf 中的配置。從上面的定義就可以看出，這三個屬性的類型都是指針類型的數(shù)組，而數(shù)組的長度就對應(yīng)于模塊的個數(shù)，準確來講，是對應(yīng)于http模塊的各個。在解析各個http模塊的配置之前，nginx會對各個http模塊在當(dāng)前類型的模塊（http模塊）中進行相對位置進行標記，每個http模塊的相對位置就對應(yīng)于上面的三個屬性的數(shù)組下標。前面已經(jīng)講到，每個http模塊都只會有一個配置結(jié)構(gòu)體存儲該模塊所定義的所有配置數(shù)據(jù)，而這些配置結(jié)構(gòu)體就是存儲在上面的三個數(shù)組中的。這樣，我們就能夠理解了，其實上面的結(jié)構(gòu)體的三個屬性，每一個屬性的數(shù)組都對應(yīng)了一個http模塊的配置結(jié)構(gòu)體。

既然這里每個模塊都有一個結(jié)構(gòu)體存儲在數(shù)組的對應(yīng)索引位置，那這里為什么需要三個數(shù)組呢？比如說，對于 ngx_http_core_module ，其相對位置在http模塊是第一個，也就是說 main_conf[0] 、 srv_conf[0] 和 loc_conf[0] 存儲的都是 ngx_http_core_module 的配置結(jié)構(gòu)體，為什么需要三個結(jié)構(gòu)體。這里我們需要說明的是，對于每個http模塊，其會根據(jù)需要將配置項按照可使用范圍劃分為三類：僅用于http塊，可以用于http塊和server塊，以及可以用于http塊、server塊和location塊。每一類配置項都使用的是一個不同的結(jié)構(gòu)體，比如 ngx_http_core_module 就定義了 ngx_http_core_main_conf_t 用于存儲僅用于http塊的配置項，定義了 ngx_http_core_srv_conf_t 用于存儲用于http塊和server塊的配置項，定義了 ngx_http_core_loc_conf_t 用于存儲用于http塊、server塊和location塊的配置項。對應(yīng)于上面的數(shù)組就是， main_conf[0] 的結(jié)構(gòu)體類型為 ngx_http_core_main_conf_t ， srv_conf[0] 的結(jié)構(gòu)體類型為 ngx_http_core_srv_conf_t ， loc_conf[0] 對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體類型為 ngx_http_core_loc_conf_t 。說到這里，我們就必須要厘清一個問題了，比如，對于某個配置項，其配置在了http塊中，但是其類型是可以用于http塊、server塊和location塊的，那么其就會被存儲在 loc_conf[0] 中，也就是說，上面的一整個結(jié)構(gòu)體，從目前來看，存儲的都是在http塊中解析出來的各個配置項的數(shù)據(jù)。那么nginx是如何標記一個配置項是這三種類型中的哪一種呢？這主要是通過 ngx_command_t 結(jié)構(gòu)體來定義的，如下所示為三個典型的配置：

{
 ngx_string("variables_hash_max_size"),
 NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_CONF_TAKE1,
 ngx_conf_set_num_slot,
 	NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET,
 	offsetof(ngx_http_core_main_conf_t, variables_hash_max_size),
 	NULL
},
{
 ngx_string("listen"),
 	NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_CONF_1MORE,
 	ngx_http_core_listen,
 	NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET,
 	0,
 	NULL
},
{
 ngx_string("root"),
 	NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_HTTP_LOC_CONF | NGX_HTTP_LIF_CONF
 	 | NGX_CONF_TAKE1,
 	ngx_http_core_root,
 	NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,
 	0,
 	NULL
},

這里我們以 variables_hash_max_size 、 listen 和 root 三個指令為例，這三個指令都是 ngx_http_core_module 模塊定義的配置項，但是它們存儲的位置則是完全不同的。我們需要注意的就是每個指令的第四個屬性的定義： NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET 、 NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET 和 NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET 。這三個類型的定義有兩重含義，一個是表示這個配置項是僅用于http塊，還是可以用于http塊和server塊，再或者是可以用于http塊、server塊和location塊；另一重含義是定義了這個配置項在上面講的 ngx_http_conf_ctx_t 中的偏移量，所謂的偏移量指的就是，在知道 ngx_http_conf_ctx_t 結(jié)構(gòu)體對象的指針地址時，通過這里的偏移量就可以計算出當(dāng)前配置項所存儲的數(shù)組。這里我們就需要展示一段代碼，即在 ngx_conf_parse() 方法中，其主要是用于解析nginx.conf配置文件的，在解析了某個配置項之后，就會在所有的模塊中，找到該配置項的定義，如果找到了配置項，就會嘗試獲取存儲該配置項所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體，并且會調(diào)用該配置項指定的方法進行配置項數(shù)據(jù)的解析。這里嘗試獲取該配置項所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體時，就需要用上上面的偏移量。如下是獲取該配置項的方法：

// 查找配置對象，NGX_DIRECT_CONF常量單純用來指定配置存儲區(qū)的尋址方法，只用于core模塊
if (cmd->type & NGX_DIRECT_CONF) {
 conf = ((void **) cf->ctx)[cf->cycle->modules[i]->index];
 // NGX_MAIN_CONF常量有兩重含義，其一是指定指令的使用上下文是main（其實還是指core模塊），
 // 其二是指定配置存儲區(qū)的尋址方法。
} else if (cmd->type & NGX_MAIN_CONF) {
 conf = &(((void **) cf->ctx)[cf->cycle->modules[i]->index]);
 // 除開core模塊，其他類型的模塊都會使用第三種配置尋址方式，也就是根據(jù)cmd->conf的值
 // 從cf->ctx中取出對應(yīng)的配置。舉http模塊為例，cf->conf的可選值是NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET、
 // NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET、NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET，
 // 分別對應(yīng)“http{}”、“server{}”、“l(fā)ocation{}”這三個http配置級別。
 // 這個if判斷的作用主要是，cf->ctx的類型是ngx_http_conf_ctx_t，而cmd->conf主要的值可選
 // NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET、NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET、NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET，
 // 可以看到ngx_http_conf_ctx_t的屬性有main_conf、srv_conf和loc_conf，
 // 其實這里就是在計算當(dāng)前的配置對象是存儲在這三個數(shù)組中的哪一個數(shù)組中，以default_type指令為例，
 // 其ngx_command_t的配置為：
 // {ngx_string("default_type"),
 //   NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_HTTP_LOC_CONF | NGX_CONF_TAKE1,
 //   ngx_conf_set_str_slot,
 //   NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,
 //   offsetof(ngx_http_core_loc_conf_t, default_type),
 //   NULL},
 // 可以看到，其conf屬性的值為NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET，則說明其是存儲在loc_conf數(shù)組中的，
 // 而該數(shù)組中的元素類型為ngx_http_core_loc_conf_t，因而可以看到，后面ngx_command_t
 // 中offset屬性的值就指定為了offsetof(ngx_http_core_loc_conf_t, default_type)，
 // 這就是在計算default_type屬性在ngx_http_core_loc_conf_t結(jié)構(gòu)體中的位置。
 // 通過下面的if判斷第一步confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf);，就可以
 // 計算出當(dāng)前所使用的結(jié)構(gòu)體是在main_conf、srv_conf
 // 和loc_conf的哪一個數(shù)組中，而通過第二步conf = confp[cf->cycle->modules[i]->ctx_index];
 // 的計算，就可以計算出該結(jié)構(gòu)體在數(shù)組中的具體位置，并且獲取該結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)。
 // 需要注意的是，這種計算方式只適用于http模塊的配置項獲取，因為只有http模塊的配置結(jié)構(gòu)體是
 // ngx_http_conf_ctx_t類型的
} else if (cf->ctx) {
 confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf);
 if (confp) {
  conf = confp[cf->cycle->modules[i]->ctx_index];
 }
}

這里我們需要重點關(guān)注最后一個 else if 分支，這里就表明了http模塊是如何根據(jù)配置項的定義來計算該配置項所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體的存儲位置的。下面的圖就展示了包含有http塊配置的整體結(jié)構(gòu)：

2. server塊的存儲方式

上面我們講到，使用 ngx_http_conf_ctx_t 結(jié)構(gòu)體就可以存儲所有的http塊中的配置項，那么server塊中的配置項是如何存儲的呢？其主要存儲在 ngx_http_core_module 模塊的 main_conf 中，也即上面的 main_conf[0] 所對應(yīng)的 ngx_http_core_main_conf_t 結(jié)構(gòu)體中，該結(jié)構(gòu)體有一個屬性 servers ，這個屬性的類型為 ngx_array_t ，也即一個數(shù)組。也就是說，在每個http配置塊下，每個server配置塊都對應(yīng)于 servers 數(shù)組的一個元素，而數(shù)組的元素類型與http塊的一致，還是 ngx_http_conf_ctx_t 。不過區(qū)別在于，由于當(dāng)前的配置項一定是可用于server塊或者location塊中的，而不是僅僅只能用于http塊中的，因而配置項的類型一定是上面講到的 NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET 和 NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET 之一，而不可能是 NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET 。因而這里雖然每個server配置塊對應(yīng)的配置結(jié)構(gòu)體還是 ngx_http_conf_ctx_t ，但是其 main_conf 數(shù)組是不會有對應(yīng)的配置項的，而只能從http塊中繼承配置項。既然是繼承，nginx的處理方式是直接將該數(shù)組的指針指向http塊對應(yīng)的 ngx_http_conf_ctx_t 的 main_conf 數(shù)組。如下所示為兩個server塊配置的示意圖：

這個圖稍微看起來有點復(fù)雜，但實際上并不復(fù)雜，按照配置塊劃分，上面的 ngx_http_conf_ctx_t 中存儲的就是http塊的配置，而下面的兩個 ngx_http_conf_ctx_t 存儲的就是兩個server塊中的配置，中間的引用過程是通過http塊的 ngx_http_core_module 模塊對應(yīng)的 ngx_http_core_main_conf_t.servers 進行的。需要注意的一點是，上面的server塊的配置中， main_conf 指針都是指向的http塊的對應(yīng) ngx_http_conf_ctx_t 的 main_conf 屬性。

3. location塊的存儲方式

對于location塊的存儲，其存儲結(jié)構(gòu)也還是 ngx_http_conf_ctx_t ，并且由于當(dāng)前配置項在location塊中的，因而其類型一定不會是 NGX_HTTP_MAIN_CONF_OFFSET 和 NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET ，也就是說，解析location配置項得到的數(shù)據(jù)一定是存儲在 loc_conf 數(shù)組中的。因而，與server塊一樣，location塊對應(yīng)的 ngx_http_conf_ctx_t 結(jié)構(gòu)體中的 main_conf 和 srv_conf 指向的則是當(dāng)前l(fā)ocation所在的http塊的 main_conf 和所在的server塊的 srv_conf 數(shù)組。

另外，一個server塊下會有多個location塊，在存儲結(jié)構(gòu)上，這些location塊是以隊列的方式進行組織的，與server塊類似，這個隊列則是存儲在其所在的server塊對應(yīng)的 ngx_http_conf_ctx_t 的 loc_conf[0] 中的。這里的 loc_conf[0] 的結(jié)構(gòu)體類型為 ngx_http_core_loc_conf_s ，其有一個 ngx_queue_t 類型的屬性 locations 就是該location隊列。最后需要注意的是，這里的 locations 屬性表征的不僅僅只是server塊下的多個location塊，因為在location配置塊下還可以繼續(xù)配置多個location塊，如此不斷遞歸下去。這些子location塊的類型其實還是 ngx_http_core_loc_conf_s ，因而也是可以通過 locations 屬性進行表征的。如下是加入location配置塊的結(jié)構(gòu)體示意圖：

圖中展示了兩個location并列組織的情形，其 main_conf 和 srv_conf 分別指向了http塊的 main_conf 和當(dāng)前l(fā)ocation塊所在的server塊的 srv_conf ，并且兩個location塊對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體是以隊列的方式組織在 ngx_http_core_loc_conf_t 中的。

4. 小結(jié)

本文從 ngx_cycle_t 結(jié)構(gòu)體開始，介紹了http塊的配置項是如何存儲在 ngx_cycle_t 中的，并且依次介紹了http塊、server塊和location塊的存儲方式，以及相互之間的組織方式。

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