Nginx源码分析-启动初始化过程（二）

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在Nginx启动初始化过程（一）中提到main函数会调用ngx_init_cycle()初始化一个全局cycle变量，本文就来看看这个ngx_init_cycle()函数究竟做了哪些初始化工作。ngx_cycle_t结构类型被定义在src/core/ngx_cycle.h文件中，多达23个成员变量（nginx-0.7.67），初次目睹这个结构类型的时候，最让我震惊的是成员变量void ****conf_ctx，想必大家都知道我为何而震惊了吧，也许仅仅只是我见识太少吧，呵呵。由于ngx_init_cycle()函数的代码多达近800行，绝对算大函数了（当然，我也相信还有更加变态的函数，将整个世界都写到一个函数中的情况也是有可能的），在此就挑一些相对关键的代码来看吧。

ngx_timezone_update(); /* force localtime update with a new timezone */ tp = ngx_timeofday(); tp->sec = 0; ngx_time_update();

 

这几个函数都是来自于Nginx的时间管理，对时区和时间进行一次更新操作。一个高性能服务器需要合理的调用gettimeofday()，减少gettimeofday()的调用次数有利于提高服务器的性能。Nginx对时间的管理也是值得我们去学习的，这部分代码就放后续学习吧。

pool = ngx_create_pool(NGX_CYCLE_POOL_SIZE, log); if (pool == NULL) { return NULL; } pool->log = log; cycle = ngx_pcalloc(pool, sizeof(ngx_cycle_t)); if (cycle == NULL) { ngx_destroy_pool(pool); return NULL; }

 

这几行简简单单的代码在整个Nginx源码中是随处可见，它首先创建了一个内存池，然后在这个内存池上为cycle变量分配了一块存储空间。后续的所有初始化工作都为了填写这个cycle变量的各个成员字段。Nginx的内存池实现是相当的简单，但绝对不简陋；在web server的应用场景中是非常的有效。内存池的实现在src/core/ngx_palloc.h和src/core/ngx_palloc.c中。

 

 

if (ngx_list_init(&cycle->open_files, pool, n, sizeof(ngx_open_file_t)) != NGX_OK) { ngx_destroy_pool(pool); return NULL; } if (ngx_list_init(&cycle->shared_memory, pool, n, sizeof(ngx_shm_zone_t)) != NGX_OK) { ngx_destroy_pool(pool); return NULL; }

 

此段代码被我刻意简化了参数n值的求解过程，但我们能够清楚的看出Nginx使用了链表来维护需要打开的文件以及共享内存，也就是每个打开的文件都会放到cycle中的open_files链表中，每个共享内存段都会放到shared_memory链表中。此处仅仅是完成这两个链表空间的初始化，为后面存放相应的对象做好准备。

cycle->listening.elts = ngx_pcalloc(pool, n * sizeof(ngx_listening_t)); if (cycle->listening.elts == NULL) { ngx_destroy_pool(pool); return NULL; } cycle->listening.nelts = 0; cycle->listening.size = sizeof(ngx_listening_t); cycle->listening.nalloc = n; cycle->listening.pool = pool;

 

cycle中的listening字段是一个数组，在这里完成此数组的初始化，为该数组分配起n个存储ngx_listening_t元素的单元。这个数组将用于存储监听套接字。

 

cycle->conf_ctx = ngx_pcalloc(pool, ngx_max_module * sizeof(void *)); if (cycle->conf_ctx == NULL) { ngx_destroy_pool(pool); return NULL; } for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) { if (ngx_modules[i]->type != NGX_CORE_MODULE) { continue; } module = ngx_modules[i]->ctx; if (module->create_conf) { rv = module->create_conf(cycle); if (rv == NULL) { ngx_destroy_pool(pool); return NULL; } cycle->conf_ctx[ngx_modules[i]->index] = rv; } }  

 

首先将conf_ctx初始化了一段内存空间（可以看成一个普通的数组），这段空间能够存储ngx_max_module个void*指针；在启动初初始化过程（一）中，我们得知ngx_max_modules统计了模块总数，因此可以看出cycle中的conf_ctx将存储每个module的某些信息。接下来的for循环验证了我们的猜想。在for循环中，调用NGX_CORE_MODULE类型模块的ceate_conf回调，创建相应的配置结构存储空间，然后将这个配置结构存储空间的地址保存到conf_ctx数组的对应单元处。寻找正确的对应单元就是通过每个模块的index字段。通过对NGX_CORE_MODULE类型模块的处理，我们暂且猜测conf_ctx数组就是用来存储每个模块的配置结构；利用这个数组，我们能够获取每个模块相应的配置数据。以后的分析将会检验这里的猜测。

 

NGX_CORE_MODULE类型的模块有：ngx_core_module、ngx_errlog_module、ngx_events_module和ngx_http_module等。

ngx_core_module定义在src/core/nginx.c文件中，create_conf钩子对应的函数为ngx_core_module_create_conf()，此函数就是创建ngx_core_conf_t配置结构。

ngx_errlog_module定义在src/core/ngx_log.c中，create_conf钩子没有对应的回调函数，为NULL。

ngx_events_module定义在src/event/ngx_event.c中，create_conf钩子没有对应的回调函数，为NULL。

ngx_http_module定义在src/http/ngx_http.c中，create_conf钩子没有对应的回调函数，为NULL。

 

由此可以看出，此处的循环执行create_conf回调函数，其实就只调用了ngx_core_module_create_conf()。

if (ngx_conf_param(&conf) != NGX_CONF_OK) { environ = senv; ngx_destroy_cycle_pools(&conf); return NULL; } if (ngx_conf_parse(&conf, &cycle->conf_file) != NGX_CONF_OK) { environ = senv; ngx_destroy_cycle_pools(&conf); return NULL; }

 

这里将完成对配置文件的解析工作，做过Nginx模块开发的都清楚——解析配置文件的时候，将会完成每个指令的set回调，这个set回调函数一般都是用于将配置数据填写到配置结构中。 解析配置文件常用的手法之一就是利用状态机，但此处Nginx却没有明确的使用状态机来完成配置文件的解析工作。后面具体看看Nginx解析配置文件的流程。其次，Nginx通过解析配置文件，回调一系列的函数来完成各个模块之间的衔接，总之这部分是相当重要的一个初始化环节。

for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) { if (ngx_modules[i]->type != NGX_CORE_MODULE) { continue; } module = ngx_modules[i]->ctx; if (module->init_conf) { if (module->init_conf(cycle, cycle->conf_ctx[ngx_modules[i]->index]) == NGX_CONF_ERROR) { environ = senv; ngx_destroy_cycle_pools(&conf); return NULL; } } }

 

前面完成了NGX_CORE_MODULE类型模块的配置结构创建工作，这里调用所有NGX_CORE_MODULE类型模块的init_conf回调函数，完成配置结构的初始化工作。同ceate_conf，其实此处也只是调用了ngx_core_module的ngx_core_module_init_conf()回调函数。对ceate_conf创建的配置结构进行初始化。其他几个NGX_CORE_MODULE没有init_conf回调函数。

/* open the new files */ part = &cycle->open_files.part; file = part->elts; for (i = 0; /* void */ ; i++) { if (i >= part->nelts) { if (part->next == NULL) { break; } part = part->next; file = part->elts; i = 0; } if (file[i].name.len == 0) { continue; } file[i].fd = ngx_open_file(file[i].name.data, NGX_FILE_APPEND, NGX_FILE_CREATE_OR_OPEN, NGX_FILE_DEFAULT_ACCESS); ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_CORE, log, 0, "log: %p %d /"%s/"", &file[i], file[i].fd, file[i].name.data); if (file[i].fd == NGX_INVALID_FILE) { ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, ngx_errno, ngx_open_file_n " /"%s/" failed", file[i].name.data); goto failed; } #if !(NGX_WIN32) if (fcntl(file[i].fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC) == -1) { ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, ngx_errno, "fcntl(FD_CLOEXEC) /"%s/" failed", file[i].name.data); goto failed; } #endif }

 

遍历open_files链表，打开所有文件（调用open）。起初，我们看到了对open_files链表的创建、初始化，却没有看到写需要打开的文件名数据到链表中；其实，填写文件名数据就是在解析配置文件的时候完成的。除此之外，很多很多的数据初始化都是在解析配置文件的时候完成。执行了打开文件操作后，open_files链表就不光保存了文件名了，还保存了文件描述符等信息，足够以后读写文件之用了。

/* create shared memory */ part = &cycle->shared_memory.part; shm_zone = part->elts; for (i = 0; /* void */ ; i++) { if (i >= part->nelts) { if (part->next == NULL) { break; } part = part->next; shm_zone = part->elts; i = 0; } if (shm_zone[i].shm.size == 0) { ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, 0, "zero size shared memory zone /"%V/"", &shm_zone[i].shm.name); goto failed; } if (shm_zone[i].init == NULL) { /* unused shared zone */ continue; } shm_zone[i].shm.log = cycle->log; opart = &old_cycle->shared_memory.part; oshm_zone = opart->elts; for (n = 0; /* void */ ; n++) { if (n >= opart->nelts) { if (opart->next == NULL) { break; } opart = opart->next; oshm_zone = opart->elts; n = 0; } if (shm_zone[i].shm.name.len != oshm_zone[n].shm.name.len) { continue; } if (ngx_strncmp(shm_zone[i].shm.name.data, oshm_zone[n].shm.name.data, shm_zone[i].shm.name.len) != 0) { continue; } if (shm_zone[i].shm.size == oshm_zone[n].shm.size) { shm_zone[i].shm.addr = oshm_zone[n].shm.addr; if (shm_zone[i].init(&shm_zone[i], oshm_zone[n].data) != NGX_OK) { goto failed; } goto shm_zone_found; } ngx_shm_free(&oshm_zone[n].shm); break; } if (ngx_shm_alloc(&shm_zone[i].shm) != NGX_OK) { goto failed; } if (ngx_init_zone_pool(cycle, &shm_zone[i]) != NGX_OK) { goto failed; } if (shm_zone[i].init(&shm_zone[i], NULL) != NGX_OK) { goto failed; } shm_zone_found: continue; }

 

这部分复杂的代码就是为完成所有共享内存的创建， 既然复杂就不多说了，以后慢慢分析。

if (ngx_open_listening_sockets(cycle) != NGX_OK) { goto failed; } if (!ngx_test_config) { ngx_configure_listening_sockets(cycle); }

 

 遍历listening数组，打开所有的监听套接口（依次进行socket、bind、listen），同时设置一些socket选项及文件描述符属性，如非阻塞等。

for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) { if (ngx_modules[i]->init_module) { if (ngx_modules[i]->init_module(cycle) != NGX_OK) { /* fatal */ exit(1); } } }

 

执行所有模块的init_module操作，看名字为对模块进行初始化。 浏览源码，发现包括几个NGX_CORE_MODULE类型的模块在内的绝大多数模块都没有这个init回调函数。究竟哪些模块才使用这个回调接口呢？动用搜索功能，终于找到了一个模块使用了这个回调接口，它就是ngx_event_core_module。在此，就不纠结这个独特的初始化函数了，到分析事件驱动的时候，再回头看看。

 

 

 ngx_init_cycle()就差不多了，不过还有很多清除多余资源的代码没有做介绍，比如：关闭无用的文件，监听套接字等资源。有兴趣的读者，自行研究吧。至此，初始化过程就暂且告一段落吧，计划下一篇分析配置文件的解析，重点关注指令对应的回调函数，暂且不细化到配置语法方面。