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09、Nginx 的请求处理

Nginx 的请求处理

Nginx 使用一个多进程模型来对外提供服务，其中一个 master 进程，多个 worker 进程。master 进程负责管理 Nginx 本身和其他 worker 进程。

所有实际上的业务处理逻辑都在 worker 进程。worker 进程中有一个函数，执行无限循环，不断处理收到的来自客户端的请求，并进行处理，直到整个 Nginx 服务被停止。

worker 进程中，ngx_worker_process_cycle()函数就是这个无限循环的处理函数。在这个函数中，一个请求的简单处理流程如下：

  • 操作系统提供的机制（例如 epoll, kqueue 等）产生相关的事件。
  • 接收和处理这些事件，如是接受到数据，则产生更高层的 request 对象。
  • 处理 request 的 header 和 body。
  • 产生响应，并发送回客户端。
  • 完成 request 的处理。
  • 重新初始化定时器及其他事件。

请求的处理流程

为了让大家更好的了解 Nginx 中请求处理过程，我们以 HTTP Request 为例，来做一下详细地说明。

从Nginx 的内部来看，一个 HTTP Request 的处理过程涉及到以下几个阶段。

  • 初始化 HTTP Request（读取来自客户端的数据，生成 HTTP Request 对象，该对象含有该请求所有的信息）。
  • 处理请求头。
  • 处理请求体。
  • 如果有的话，调用与此请求（URL 或者 Location）关联的 handler。
  • 依次调用各 phase handler 进行处理。

在这里，我们需要了解一下 phase handler 这个概念。phase 字面的意思，就是阶段。所以 phase handlers 也就好理解了，就是包含若干个处理阶段的一些 handler。

在每一个阶段，包含有若干个 handler，再处理到某个阶段的时候，依次调用该阶段的 handler 对 HTTP Request 进行处理。

通常情况下，一个 phase handler 对这个 request 进行处理，并产生一些输出。通常 phase handler 是与定义在配置文件中的某个 location 相关联的。

一个phase handler 通常执行以下几项任务：

  • 获取 location 配置。
  • 产生适当的响应。
  • 发送 response header。
  • 发送 response body。

当Nginx 读取到一个 HTTP Request 的 header 的时候，Nginx 首先查找与这个请求关联的虚拟主机的配置。如果找到了这个虚拟主机的配置，那么通常情况下，这个 HTTP Request 将会经过以下几个阶段的处理（phase handlers）：

  • NGX_HTTP_POST_READ_PHASE: 读取请求内容阶段
  • NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE: Server 请求地址重写阶段
  • NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE: 配置查找阶段:
  • NGX_HTTP_REWRITE_PHASE: Location请求地址重写阶段
  • NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE: 请求地址重写提交阶段
  • NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE: 访问权限检查准备阶段
  • NGX_HTTP_ACCESS_PHASE: 访问权限检查阶段
  • NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE: 访问权限检查提交阶段
  • NGX_HTTP_TRY_FILES_PHASE: 配置项 try_files 处理阶段
  • NGX_HTTP_CONTENT_PHASE: 内容产生阶段
  • NGX_HTTP_LOG_PHASE: 日志模块处理阶段

在内容产生阶段，为了给一个 request 产生正确的响应，Nginx 必须把这个 request 交给一个合适的 content handler 去处理。如果这个 request 对应的 location 在配置文件中被明确指定了一个 content handler，那么Nginx 就可以通过对 location 的匹配，直接找到这个对应的 handler，并把这个 request 交给这个 content handler 去处理。这样的配置指令包括像，perl，flv，proxy_pass，mp4等。

如果一个 request 对应的 location 并没有直接有配置的 content handler，那么 Nginx 依次尝试:

  • 如果一个 location 里面有配置 random_index on，那么随机选择一个文件，发送给客户端。
  • 如果一个 location 里面有配置 index 指令，那么发送 index 指令指明的文件，给客户端。
  • 如果一个 location 里面有配置 autoindex on，那么就发送请求地址对应的服务端路径下的文件列表给客户端。
  • 如果这个 request 对应的 location 上有设置 gzip_static on，那么就查找是否有对应的.gz文件存在，有的话，就发送这个给客户端（客户端支持 gzip 的情况下）。
  • 请求的 URI 如果对应一个静态文件，static module 就发送静态文件的内容到客户端。

内容产生阶段完成以后，生成的输出会被传递到 filter 模块去进行处理。filter 模块也是与 location 相关的。所有的 fiter 模块都被组织成一条链。输出会依次穿越所有的 filter，直到有一个 filter 模块的返回值表明已经处理完成。

这里列举几个常见的 filter 模块，例如：

  • server-side includes。
  • XSLT filtering。
  • 图像缩放之类的。
  • gzip 压缩。

在所有的 filter 中，有几个 filter 模块需要关注一下。按照调用的顺序依次说明如下：

  • write: 写输出到客户端，实际上是写到连接对应的 socket 上。
  • postpone: 这个 filter 是负责 subrequest 的，也就是子请求的。
  • copy: 将一些需要复制的 buf(文件或者内存)重新复制一份然后交给剩余的 body filter 处理。