nginx 源码学习笔记（十四）—— 全局变量ngx_cycle
再打算正式开始研究core模块式，发现有一个很重要的变量ngx_cycle_t，一直伴随，如果不懂ngx_cycle可能读起代码来回非常困难，这里就来详细学习一下吧。本文大部分灵感来自于。http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/7247080 和http://blog.sina.com.cn/s/blog_677be95b0100iivi.html 谢谢作者提供很详细的资料。
依照惯例我们直接来看下
/src/core/ngx_cycle.h
struct ngx_cycle_s {
void ****conf_ctx; //配置上下文数组(含所有模块)
ngx_pool_t *pool; //内存池
ngx_log_t *log; //日志
ngx_log_t new_log;
ngx_connection_t **files; //连接文件
ngx_connection_t *free_connections; //空闲连接
ngx_uint_t free_connection_n; //空闲连接个数
ngx_queue_t reusable_connections_queue; //再利用连接队列
ngx_array_t listening; //监听数组
ngx_array_t pathes; //路径数组
ngx_list_t open_files; //打开文件链表
ngx_list_t shared_memory; //共享内存链表
ngx_uint_t connection_n; //连接个数
ngx_uint_t files_n; //打开文件个数
ngx_connection_t *connections; //连接
ngx_event_t *read_events; //读事件
ngx_event_t *write_events; //写事件
ngx_cycle_t *old_cycle; //old cycle指针
ngx_str_t conf_file; //配置文件
ngx_str_t conf_param; //配置参数
ngx_str_t conf_prefix; //配置前缀
ngx_str_t prefix; //前缀
ngx_str_t lock_file; //锁文件
ngx_str_t hostname; //主机名
};
其中，
- pathes数组元素结构为ngx_path_t；
- open_files链表元素结构为ngx_open_file_t；
- shared_memory链表元素结构为ngx_shm_zone_t；
- listening数组元素结构为ngx_listening_t，该数组用来存放监听套接字。
再来看下ngx_init_cycle函数的处理过程：
1.调用ngx_timezone_update()、ngx_timeofday()和ngx_time_update(0, 0)做时间校准；
2.创建一个新的ngx_cycle_t变量cycle，并且初始化其大部分的成员字段，有一些是从传入的old_cycle直接拷贝过来的，这些字段包括：log,conf_prefix,prefix,conf_file,conf_param；
src/core/ngx_cycle.c
cycle->pool = pool;
cycle->log = log;
cycle->new_log.log_level = NGX_LOG_ERR;
cycle->old_cycle = old_cycle;
cycle->conf_prefix.len = old_cycle->conf_prefix.len;
cycle->conf_prefix.data = ngx_pstrdup(pool, &old_cycle->conf_prefix);
cycle->prefix.len = old_cycle->prefix.len;
cycle->prefix.data = ngx_pstrdup(pool, &old_cycle->prefix);
cycle->conf_file.len = old_cycle->conf_file.len;
cycle->conf_file.data = ngx_pnalloc(pool, old_cycle->conf_file.len + 1);
ngx_cpystrn(cycle->conf_file.data, old_cycle->conf_file.data,
old_cycle->conf_file.len + 1);
cycle->conf_param.len = old_cycle->conf_param.len;
cycle->conf_param.data = ngx_pstrdup(pool, &old_cycle->conf_param);
还有一些字段会判断一下old_cycle中是否存在，如果存在，则取得这些字段的占用空间，在cycle中申请等大的空间，并初始化（不拷贝），否则就申请默认大小的空间，这些字段有:pathes,open_files,share_memory,listening；
src/core/ngx_cycle.c
n = old_cycle->pathes.nelts ? old_cycle->pathes.nelts : 10;
cycle->pathes.elts = ngx_pcalloc(pool, n * sizeof(ngx_path_t *));
cycle->pathes.nelts = 0;
cycle->pathes.size = sizeof(ngx_path_t *);
cycle->pathes.nalloc = n;
cycle->pathes.pool = pool;
if (old_cycle->open_files.part.nelts) {
n = old_cycle->open_files.part.nelts;
for (part = old_cycle->open_files.part.next; part; part = part->next) {
n += part->nelts;
}
} else {
n = 20;
}
if (ngx_list_init(&cycle->open_files, pool, n, sizeof(ngx_open_file_t))
!= NGX_OK)
{
ngx_destroy_pool(pool);
return NULL;
}
if (old_cycle->shared_memory.part.nelts) {
n = old_cycle->shared_memory.part.nelts;
for (part = old_cycle->shared_memory.part.next; part; part = part->next)
{
n += part->nelts;
}
} else {
n = 1;
}
if (ngx_list_init(&cycle->shared_memory, pool, n, sizeof(ngx_shm_zone_t))
!= NGX_OK)
{
ngx_destroy_pool(pool);
return NULL;
}
n = old_cycle->listening.nelts ? old_cycle->listening.nelts : 10;
cycle->listening.elts = ngx_pcalloc(pool, n * sizeof(ngx_listening_t));
cycle->listening.nelts = 0;
cycle->listening.size = sizeof(ngx_listening_t);
cycle->listening.nalloc = n;
cycle->listening.pool = pool;
还有一些字段是重新创建或者第一次赋值的：pool,new_log.log_level(=NGX_LOG_ERR),old_cycle(=old_cycle),hostname(gethostname)；
最重要的一个字段是conf_ctx,它被初始化为ngx_max_module个void *指针，这预示着conf_ctx是所有模块的配置结构的指针数组；
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);//调用所有核心类模块的钩子create_conf
if (rv == NULL) {
ngx_destroy_pool(pool);
return NULL;
}
cycle->conf_ctx[ngx_modules[i]->index] = rv;//返回的配置结构指针放到conf_ctx数组中，偏移位置为ngx_module_t.index
}
}
3.从命令行和配置文件中把所有配置更新到cycle的conf_ctx中:
首先调用ngx_conf_param把命令行中的指令（-g directives）转换为配置结构并把指针加入到cycle.conf_ctx中;
接着调用ngx_conf_parse(..,filename)把配置文件中的指令转换为配置结构并把指针加入到cycle.conf_ctx中。
conf.ctx = cycle->conf_ctx;
conf.cycle = cycle;
conf.pool = pool;
conf.log = log;
conf.module_type = NGX_CORE_MODULE;
conf.cmd_type = NGX_MAIN_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;
}
ngx_conf_param最后也会调用ngx_conf_parse(..,NULL)，所以配置的更新主要是在ngx_conf_parse中进行的，这个函数中有一个for循环，每次循环调用ngx_conf_read_token取得一个配置指令（以；结尾）（这里在上一节已经详细将结果），然后调用ngx_conf_handler处理这条指令，ngx_conf_handler每次都会遍历所有模块的指令集，查找这条配置指令并分析其合法性，如果指令正确，则会创建配置结构并把指针加入到cycle.conf_ctx中，配置结构的赋值是调用该指令的钩子set完成的。
遍历指令集的过程首先是遍历所有的核心类模块，若是event类的指令，则会遍历到ngx_events_module，这个模块是属于核心类的，其钩子set又会嵌套调用ngx_conf_parse去遍历所有的event类模块，同样的，若是http类指令，则会遍历到ngx_http_module，该模块的钩子set进一步遍历所有的http类模块，mail类指令会遍历到ngx_mail_module，该模块的钩子进一步遍历到所有的mail类模块。要特别注意的是：这三个遍历过程中会在适当的时机调用event类模块、http类模块和mail类模块的创建配置和初始化配置的钩子。从这里可以看出，event、http、mail三类模块的钩子是配置中的指令驱动的；4.调用所有核心类模块的钩子init_conf，把模块的配置结构作为一个参数传入：init_conf(cycle, cycle->conf_ctx[ngx_modules[i]->index);
src/core/ngx_cycle.c
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;
}
}
}
5.获得核心模块ngx_core_dodule的配置结构，然后调用ngx_create_pidfile创建pid文件。获取配置结构的代码：ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module)，这里的ngx_get_conf是一个宏定义：#define ngx_get_conf(conf_ctx, module) conf_ctx[module.index]；
ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module);
if (ngx_test_config) {
if (ngx_create_pidfile(&ccf->pid, log) != NGX_OK) {
goto failed;
}
} else if (!ngx_is_init_cycle(old_cycle)) {
/*
* we do not create the pid file in the first ngx_init_cycle() call
* because we need to write the demonized process pid
*/
old_ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(old_cycle->conf_ctx,
ngx_core_module);
if (ccf->pid.len != old_ccf->pid.len
|| ngx_strcmp(ccf->pid.data, old_ccf->pid.data) != 0)
{
/* new pid file name */
if (ngx_create_pidfile(&ccf->pid, log) != NGX_OK) {
goto failed;
}
ngx_delete_pidfile(old_cycle);
}
}
6.调用ngx_test_lockfile(filename,log)，ngx_create_pathes(cycle,user)，接着打开errorlog文件并赋值给cycle->new_log.file：cycle->new_log.file = ngx_conf_open_file(cycle, &error_log)；
7.打开新文件，在第2步的时候提到cycle->open_files这个链表是空的，只是给它预先分配了空间，并没有数据，这里之所以可能会有文件被打开，估计是前面读配置文件的时候，调用各个钩子的过程中，填充了这个链表，把ngx_open_file_t结构变量填充进来（结构体中包含要打开文件的路径信息），这是我猜测的，之后再验证：）接着修改一下cycle的成员：cycle->log = &cycle->new_log;pool->log = &cycle->new_log;
8.创建共享内存，和open_files类似，在第2步的时候cycle－>share_memory也初始化为一个空的链表，也是预分配了空间，如果此时链表中已经被填充了ngx_shm_zone_t结构变量（其中包含需要共享内存的尺寸和标识等信息），那么这里就会分配共享内存，并且调用合适的初始化钩子初始化分配的共享内存，每块共享内存都会有name标识，这里也会做一些排重，已经分配的就不会再去分配，从对open_files和share_memory的处理过程可以看出，nginx在资源管理上是集中分配的，请求资源的时候分配说明性的结构变量，然后在恰当的时机才去真正分配资源；
9.处理listening sockets，cycle->listening是ngx_listening_t结构的数组，把cycle->listening于old_cycle->listening进行比较，设置cycle->listening的一些状态信息，接着调用ngx_open_listening_sockets(cycle)启动cycle->listening中的所有监听socket，循环调用socket,bind,listen完成服务端监听socket的启动。接着调用ngx_configure_listening_sockets(cycle)配置监听socket，会根据ngx_listening_t中的状态信息设置socket的读写缓存和TCP_DEFER_ACCEPT；
10.调用所有模块的钩子init_module；
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);
}
}
}
11.关闭或者删除一些残留在old_cycle中的资源，首先释放不用的共享内存，接着关闭不使用的监听socket，再关闭不使用的打开文件，最后把old_cycle放入ngx_old_cycles中，这是一个ngx_cycle_t *的数组，最后设定一个定时器，定期回调ngx_cleaner_event清理ngx_old_cycles，这里设置了30000ms清理一次。
if (!ngx_cleaner_event.timer_set) {
ngx_add_timer(&ngx_cleaner_event, 30000);
ngx_cleaner_event.timer_set = 1;
}
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