Nginx 源码分析-事件循环

红薯 发布于 2010/12/20 07:23
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事件循环这个概念貌似在windows编程中提得更多,Linux程序却很少提及这个概念。本文所提及的事件循环其实就是worker cycle,由于此处将关注的不再是worker进程,而是worker进程在循环过程中关于事件处理的环节,因此就盗用了事件循环这个概念。在具体看代 码前,先看一下这个“循环”的概貌:


经过前面相关博文的介绍,我们了解到master进程创建好一个worker进程后,worker进程还会进行一个初始化工作,然后才会陷入“死”循环 中。这个“死循环”也就是本文将谈及的事件循环,也就是上图中的黄色部分。整个黄色部份是由一个循环构成的,实际上,这个循环里将会做很多的事情,但本文 将只关注图中红色标注的事件部分——ngx_process_events_and_timers。 ngx_process_events_and_timers是一个函数(定义在src/event/ngx_event.c中)。接下来,就从这个函数 开始进入事件驱动的核心。

void
ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle)
{
    ngx_uint_t  flags;
    ngx_msec_t  timer, delta;
    if (ngx_timer_resolution) {
        timer = NGX_TIMER_INFINITE;
        flags = 0;
    } else {
        timer = ngx_event_find_timer();
        flags = NGX_UPDATE_TIME;
    }
	/*ngx_use_accept_mutex变量代表是否使用accept互斥体
	 默认是使用,accept_mutex off;指令关闭。
	 accept mutex的作用就是避免惊群,同时实现负载均衡。
	 */
    if (ngx_use_accept_mutex) {

    	/*
    	 ngx_accept_disabled变量在ngx_event_accept函数中计算。
    	 如果ngx_accept_disabled大于了0,就表示该进程接受的
    	 连接过多,因此就放弃一次争抢accept mutex的机会,同时将
    	 自己减1。然后,继续处理已有连接上的事件。Nginx就借用
    	 此变量实现了进程关于连接的基本负载均衡。
    	 */
        if (ngx_accept_disabled > 0) {
            ngx_accept_disabled--;
        } else {
        	/* ngx_accept_disabled小于0,连接数没超载*/

        	/*尝试锁accept mutex,只有成功获取锁的进程,才会将listen
        	  套接字放入epoll中。因此,这就保证了只有一个进程拥有
        	  监听套接口,故所有进程阻塞在epoll_wait时,不会出现惊群现象。
        	*/
            if (ngx_trylock_accept_mutex(cycle) == NGX_ERROR) {
                return;
            }
            if (ngx_accept_mutex_held) {
            	/*获取锁的进程,将添加一个NGX_POST_EVENTS标志,
            	  此标志的作用是将所有产生的事件放入一个队列中,
            	  等释放锁后,再慢慢来处理事件。因为,处理事件可能
            	  会很耗时,如果不先释放锁再处理的话,该进程就长
            	  时间霸占了锁,导致其他进程无法获取锁,这样accept
            	  的效率就低了。
            	*/
                flags |= NGX_POST_EVENTS;
            } else {

            	/*没有获得锁的进程,当然不需要NGX_POST_EVENTS标志了。
            	  但需要设置最长延迟多久,再次去争抢锁。
            	*/
                if (timer == NGX_TIMER_INFINITE
                    || timer > ngx_accept_mutex_delay)
                {
                    timer = ngx_accept_mutex_delay;
                }
            }
        }
    }

    delta = ngx_current_msec;
	/*epoll开始wait事件了,ngx_process_events的具体实现是对应到
	  epoll模块中的ngx_epoll_process_events函数。单独分析epoll
	  模块的时候,再具体看看。
	*/
    (void) ngx_process_events(cycle, timer, flags);
    delta = ngx_current_msec - delta; /*统计本次wait事件的耗时*/
	/*ngx_posted_accept_events是一个事件队列
	  暂存epoll从监听套接口wait到的accept事件。
	  前文提到的NGX_POST_EVENTS标志被使用后,就会将
	  所有的accept事件暂存到这个队列。

	  这里完成对队列中的accept事件的处理,实际就是调用
	  ngx_event_accept函数来获取一个新的连接,然后放入
	  epoll中。
	*/
    if (ngx_posted_accept_events) {
        ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_accept_events);
    }
	/*所有accept事件处理完成,如果拥有锁的话,就赶紧释放了。
	  其他进程还等着抢了。
	*/
    if (ngx_accept_mutex_held) {
        ngx_shmtx_unlock(&ngx_accept_mutex);
    }
	/*delta是上文对epoll wait事件的耗时统计,存在毫秒级的耗时
	  就对所有事件的timer进行检查,如果time out就从timer rbtree中,
	  删除到期的timer,同时调用相应事件的handler函数完成处理。
	*/
    if (delta) {
        ngx_event_expire_timers();
    }
	/*处理普通事件(连接上获得的读写事件)队列上的所有事件,
	  因为每个事件都有自己的handler方法,该怎么处理事件就
	  依赖于事件的具体handler了。
	*/
    if (ngx_posted_events) {
        if (ngx_threaded) {
            ngx_wakeup_worker_thread(cycle);
        } else {
            ngx_event_process_posted(cycle, &ngx_posted_events);
        }
    }
}

ngx_process_events_and_timers一做完工作,就又回到了事件循环中去了,上图示;但会很快又会回到事件处理中来。

上文中,分析了事件循环中有关事件处理的过程;在分析的过程中,我们有提到对accept事件的处理,accept事件就是监听套接口上有新的连接 到来的事件;接下来,我们分析一下accept事件的handler方法,看看accept事件的处理过程是如何的。accept事件的handler方 法是ngx_event_accept(位于src/event/ngx_event_accept.c中),代码分析如下:

 

void
ngx_event_accept(ngx_event_t *ev)
{
    socklen_t          socklen;
    ngx_err_t          err;
    ngx_log_t         *log;
    ngx_socket_t       s;
    ngx_event_t       *rev, *wev;
    ngx_listening_t   *ls;
    ngx_connection_t  *c, *lc;
    ngx_event_conf_t  *ecf;
    u_char             sa[NGX_SOCKADDRLEN];
	。。。。。。。。。。。。。。。。。

    lc = ev->data;
    ls = lc->listening;
    ev->ready = 0;
    do {
        socklen = NGX_SOCKADDRLEN;
		/*accept一个新的连接*/
        s = accept(lc->fd, (struct sockaddr *) sa, &socklen);
		/*连接的错误处理*/
        if (s == -1) {
            err = ngx_socket_errno;
            if (err == NGX_EAGAIN) {
                ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, ev->log, err,
                               "accept() not ready");
                return;
            }
            ngx_log_error((ngx_uint_t) ((err == NGX_ECONNABORTED) ?
                                             NGX_LOG_ERR : NGX_LOG_ALERT),
                          ev->log, err, "accept() failed");
            if (err == NGX_ECONNABORTED) {
                if (ngx_event_flags & NGX_USE_KQUEUE_EVENT) {
                    ev->available--;
                }
                if (ev->available) {
                    continue;
                }
            }
            return;
        }
		/*accept到一个新的连接后,就重新计算ngx_accept_disabled的值
		 ngx_accept_disabled已经提及过了,它主要用来做负载均衡之用。

		 这里,我们能够看到它的求值方式是“总连接数的八分之一,减去
		 剩余的连接数”。总连接数是指每个进程设定的最大连接数,这个数字
		 可以在配置文件中指定。由此处的计算方式,可以看出:每个进程accept
		 到总连接数的7/8后,ngx_accept_disabled就大于0了,连接也就
		 超载了。
		*/
        ngx_accept_disabled = ngx_cycle->connection_n / 8
                              - ngx_cycle->free_connection_n;
		/*从connections数组中获取一个connecttion slot来维护新的连接*/
        c = ngx_get_connection(s, ev->log);
        if (c == NULL) {
            if (ngx_close_socket(s) == -1) {
                ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ev->log, ngx_socket_errno,
                              ngx_close_socket_n " failed");
            }
            return;
        }
		/*为新的连接创建起一个memory pool,连接关闭的时候,才释放这个pool*/
        c->pool = ngx_create_pool(ls->pool_size, ev->log);
        if (c->pool == NULL) {
            ngx_close_accepted_connection(c);
            return;
        }
		。。。。。。。。。。。。。。
        /* set a blocking mode for aio and non-blocking mode for others */
        if (ngx_inherited_nonblocking) {
            if (ngx_event_flags & NGX_USE_AIO_EVENT) {
                if (ngx_blocking(s) == -1) {
                    ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ev->log, ngx_socket_errno,
                                  ngx_blocking_n " failed");
                    ngx_close_accepted_connection(c);
                    return;
                }
            }
        } else {
        	/*我们使用的epoll模型,在这里设置连接为nonblocking*/
            if (!(ngx_event_flags & (NGX_USE_AIO_EVENT|NGX_USE_RTSIG_EVENT))) {
                if (ngx_nonblocking(s) == -1) {
                    ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, ev->log, ngx_socket_errno,
                                  ngx_nonblocking_n " failed");
                    ngx_close_accepted_connection(c);
                    return;
                }
            }
        }
        *log = ls->log;
		/*初始化新连接*/
        c->recv = ngx_recv;
        c->send = ngx_send;
        c->recv_chain = ngx_recv_chain;
        c->send_chain = ngx_send_chain;
        c->log = log;
        c->pool->log = log;
        c->socklen = socklen;
        c->listening = ls;
        c->local_sockaddr = ls->sockaddr;
        c->local_socklen = ls->socklen;
        c->unexpected_eof = 1;
        rev = c->read;
        wev = c->write;
        wev->ready = 1;
        if (ngx_event_flags & (NGX_USE_AIO_EVENT|NGX_USE_RTSIG_EVENT)) {
            /* rtsig, aio, iocp */
            rev->ready = 1;
        }
        if (ev->deferred_accept) {
            rev->ready = 1;
        }
        rev->log = log;
        wev->log = log;
        /*
         * TODO: MT: - ngx_atomic_fetch_add()
         *             or protection by critical section or light mutex
         *
         * TODO: MP: - allocated in a shared memory
         *           - ngx_atomic_fetch_add()
         *             or protection by critical section or light mutex
         */
        c->number = ngx_atomic_fetch_add(ngx_connection_counter, 1);
		。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
        if (ngx_add_conn && (ngx_event_flags & NGX_USE_EPOLL_EVENT) == 0) {
            if (ngx_add_conn(c) == NGX_ERROR) {
                ngx_close_accepted_connection(c);
                return;
            }
        }
        log->data = NULL;
        log->handler = NULL;
		/*这里的listen handler很重要,它将完成新连接的最后初始化工作
		  同时将accept到的新连接放入epoll中;挂在这个handler上的函数
		  就是ngx_http_init_connection(位于src/http/ngx_http_request.c中);
		  这个函数放在分析http模块的时候再看吧。
		*/
        ls->handler(c);
        if (ngx_event_flags & NGX_USE_KQUEUE_EVENT) {
            ev->available--;
        }
    } while (ev->available);
}

accept事件的handler方法也就是如此了。剩下的就是每个连接上的读写事件的handler方法没有分析了,这一部分的内容将直接带领我们进入http模块中,所以等我们把epoll看完了,再开始http模块的分析吧。

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感谢红薯大大,好文章。

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