nginx源代码分析--配置文件解析

2021-11-20 12:08:39

ngx-conf-parsing

对 Nginx 配置文件的一些认识：

配置指令具有作用域，分为全局作用域和使用 {} 创建其他作用域。
同一作用域的不同的配置指令没有先后顺序；同一作用域能否使用同样的指令，和对相同指令的处理由各模块自行决定
整个 Nginx 的执行时各模块行为都和配置指令密切相关
每一个配置指令都仅仅能在预先定义好的作用域中使用
配置指令解析使用递归的方式

配置解析相关代码量巨大，本文势必非常冗长。所以，都要做好心理准备。同一时候，因为 mail 模块平时使用实在不多，故，本文仅仅对 http 应用场景下的配置解析过程进行分析。

同一时候，为了行文方便，先约定一些名称：

配置文件 – 指 Nginx 的主配置文件 nginx.conf。在配置文件里使用 include 引入其他配置文件的方式这里不做分析。
配置指令 – 配置文件里的基本单位，配置指令可接收0个或多个配置指令參数。
配置项 – 配置指令相应的内部存储。一个配置指令的值可能会影响到多个配置项的值。
配置项结构体 – 每一个模块相关的配置项集中管理用的结构体。
作用域模块配置数组 – 每一个作用域相应的一个 void * 类型的数组。每一个 void * 指针指向可用于此作用域的模块相应的配置项结构体。

基本概念

Nginx 的模块使用 ngx_module_t 结构表示
Nginx 按分类和等级，将模块划分为 NGX_CORE_MODULE、NGX_EVENT_MODULE、NGX_HTTP_MODULE、
NGX_MAIL_MODULE 等类型，由 ngx_module_t.type 存储。
Nginx 的配置指令使用 ngx_command_t 结构进行 “声明”。模块支持的配置指令由 ngx_module_t.commands 数组存储。
模块上下文 (module context) 定义了针对模块配置的一系列操作 (申请配置存储、继承上级模块的配置等等)，不同的操作在配置分析的不同阶段被调用。模块上下文依据模块类型分为ngx_core_module_t、ngx_event_module_t、ngx_http_module_t、ngx_mail_module_t 等等。模块上下文由
ngx_module_t.ctx 存储。
配置指令的作用域。不论什么一个配置指令都有其可以使用的范围，即其作用域。配置指令如果在其作用域外使用，Nginx 都会打印错误信息并退出。配置指令作用域眼下有NGX_DIRECT_CONF、NGX_MAIN_CONF、NGX_EVENT_CONF、NGX_HTTP_MAIN_CONF、NGX_HTTP_SRV_CONF、NGX_HTTP_LOC_CONF、NGX_MAIL_MAIN_CONF、NGX_MAIL_SRV_CONF
等。
- 一个配置指令能够在多个作用域中定义。
- 在父作用域里定义的指令，也会被子作用域继承。可是，假设子作用域也使用了同一个指令，子作用域的指令值会覆盖高级别作用域的指令。
配置指令的參数。配置指令能够接受 0 个或多个參数。它能接受的參数个数也须要在定义配置指令时明白声明，以便 Nginx 在解析配置过程中，对配置文件正确性进行检查。
- 有一些配置指令，比方，http, event, server, location, mail, types 等，用来显式的定义作用域，它们被标识为 NGX_CONF_BLOCK，表示一个 {} 块的開始。
配置指令的作用域和可接受參数等信息，由 ngx_command_t.type 字段存储。
配置指令解析函数。基本每一个配置指令 (简单的单值指令除外) 都定义了对应的回调函数。 Nginx 在解析配置过程中，假设碰到了该指令，会调用此回调函数对指令进行进一步的解析。

下图是一个简单 nginx.conf 的作用域示意图：

Nginx 配置存储的内部结构，也是按作用域组织的。每一个作用域都为其支持指令能够出现在该作用域的模块预留有位置 (一个 void *)。

默认配置情况下，Nginx 启用的模块相应的类型 (模块按启用顺序从上到下) 例如以下：

------------------------------------------------------

    module                          type

------------------------------------------------------

ngx_core_module                 NGX_CORE_MODULE

ngx_errlog_module               NGX_CORE_MODULE

ngx_conf_module                     NGX_CONF_MODULE

ngx_events_module               NGX_CORE_MODULE

ngx_event_core_module               NGX_EVENT_MODULE

ngx_epoll_module                    NGX_EVENT_MODULE

ngx_http_module                 NGX_CORE_MODULE

ngx_http_core_module                NGX_HTTP_MODULE

ngx_http_log_module                 NGX_HTTP_MODULE

ngx_http_upstream_module            NGX_HTTP_MODULE

ngx_http_autoindex_module           NGX_HTTP_MODULE

...                                 NGX_HTTP_MODULE

准备工作

配置文件解析有两种场景：

Nginx 进程启动时，读取配置文件，并依据配置完毕对应初始化。
Nginx 收到又一次载入配置文件的信号后，读取配置文件，并依据当前配置文件完毕相成相应初始化。随后，释放依据老配置文件申请的资源 (被新配置反复利用的除外)。

本文也仅仅针对第一种场景进行分析。

在配置解析開始之前，Nginx 要为配置解析过程分配一个持久内存池和暂时内存池。从持久内存池中申请的内存，用于存储从配置文件里解析完毕并正确初始化的配置结构体；而暂时内存池中申请的内存，仅仅在解析过程中作为暂时存储，待配置解析完毕后，就会被回收。

随后，Nginx 准备第一层级的模块配置索引数组，第一层级仅仅存储 NGX_CORE_MODULE 模块的配置结构体，这一层级的作用域为NGX_MAIN_CONF：

    ------------core/ngx_cycle.c:183------------------------

    cycle->conf_ctx = ngx_pcalloc(pool, ngx_max_module * sizeof(void *));

    ...

    if (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);

            ...

            cycle->conf_ctx[ngx_modules[i]->index] = rv;

        }

    }

解析框架

配置解析流程相当简洁标准：准备当前作用域上下文，读取指令并分析指令參数，最后再调用指令相应的回调函数。

拿第一层级 NGX_MAIN_CONF 作用域来说，其解析过程大致例如以下：

    ------------core/ngx_cycle.c:246------------

    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;

    ...

    ngx_conf_parse(&conf, &cycle->conf_file);

    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) {

            module->init_conf(cycle, cycle->conf_ctx[ngx_modules[i]->index]);

            ...

        }

    }

上面的代码解析 NGX_CORE_MODULE 类型的模块，解析出来的指令位于作用域 NGX_MAIN_CONF 中。同一时候，解析完毕的数据，按模块存放于conf.ctx 中。在配置文件解析完毕后，Nginx 调
NGX_CORE_MODULE 类模块的 init_conf 函数依据已经读取到的配置完毕进一步初始化操作。

ngx_conf_parse 是配置解析的入口函数，它依据当成上下文读取配置文件数据，进行分析的同一时候对配置文件语法进行检查。同一时候，这个函数会在指令处理函数改动作用域等上下文信息后，被间接递归调用。

以下就来看一看 ngx_conf_parse 的运行流程。

    ----------core/ngx_conf_file.c:101----------------

    char *

    ngx_conf_parse(ngx_conf_t *cf, ngx_str_t *filename)

    {

        ngx_buf_t buf;

        if (filename) {

            fd = ngx_open_file(filename->data, NGX_FILE_RDONLY, NGX_FILE_OPEN, 0);

            ...

            cf->conf_file = &conf_file;

            ...

            cf->conf_file->buffer = &buf;

            ...

            buf.start = ngx_alloc(NGX_CONF_BUFFER, cf->log);

            ...

            cf->conf_file->file.fd = fd;

            ...

            type = parse_file;

        } else if (cf->conf_file->file.fd != NGX_INVALID_FILE) {

            type = parse_block;

        } else {

            type = parse_param;

        ...

        for ( ;; ) {

            rc = ngx_conf_read_token(cf);

            ...

            rc = ngx_conf_handler(cf, rc);

        }

        ...

    }

第一次调用 ngx_conf_parse 时，函数会打开配置文件，设置正在运行的解析类型，读取 token，然后调用ngx_conf_handler。那么
ngx_conf_handler 又做了些什么呢？

    -------------core/ngx_conf_file.c:279-------------

    static ngx_int_t

    ngx_conf_handler(ngx_conf_t *cf, ngx_int_t last)

    {

        ...

        for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {

            /* module type checking */

            ...

            cmd = ngx_modules[i]->commands;

            ...

            for ( /* void */ ; cmd->name.len; cmd++) {

                /* name comparison */

                ...

                /* namespace checking */

                ...

                /* checking argument numbers */

                ...

                /* set up the directive's configuration context */

                conf = NULL;

                if (cmd->type & NGX_DIRECT_CONF) {

                    conf = ((void **) cf->ctx)[ngx_modules[i]->index];

                } else if (cmd->type & NGX_MAIN_CONF) {

                    conf = &(((void **) cf->ctx)[ngx_modules[i]->index];

                } else if (cf->ctx) {

                    confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf);

                    if (confp) {

                        conf = confp[ngx_modules[i]->ctx_index];

                    }

                }

                rc = cmd->set(cf, cmd, conf);

                ...

            }

        }

    }

对上述代码的几点补充：

全然读取到一条配置指令后，Nginx 会使用该指令名在全部指令定义中进行查找。可是，在进行查找之前，Nginx 会先验证模块的类型和当前解析函数上下文中的类型是否一致。随后，在某个模块中找到匹配的指令定义后，还会验证指令能够出现的作用域是否包括当前解析函数上下文中记录的作用域。最后，检查指令的參数个数是否和指令定义中标明的一致。
校验工作完毕后，Nginx 将指令名和全部模块提前定义支持的指令进行对照，找到全然匹配的配置指令定义。依据配置指令的不同类型，配置项的存储位置也不同。
- NGX_DIRECT_CONF 类型的配置指令，其配置项存储空间是全局作用域相应的存储空间。这个类型的指令主要出如今 ngx_core_module 模块里。
  
  conf = ((void **) cf->ctx)[ngx_modules[i]->index];
- NGX_MAIN_CONF 表示配置指令的作用域为全局作用域。纵观 Nginx 整个代码，除了 ngx_core_module 的配置指令 (同一时候标识为NGX_DIRECT_CONF) 位于这个作用域中外，另外几个定义新的子级作用域的指令 –
  events、http、mail、imap。非 NGX_DIRECT_CONF 的 NGX_MAIN_CONF 指令在全局作用域中并未被分配空间，所以在指令处理函数中分配的空间须要挂接到全局作用域中。
  
  conf = &(((void **) cf->ctx)[ngx_modules[i]->index];
- 其他类型配置指令项的存储位置和指令出现的作用域 (而且非全局作用域) 有关：
  
  confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf);
  
  if (confp) { conf = confp[ngx_modules[i]->ctx_index]; }
配置项将要存储的位置确定后，调用指令回调函数，完毕配置项初始化和其他工作。
```
rc = cmd->set(cf, cmd, conf);
```

配置文件解析框架大抵如此，再进行更具体的代码分析之前，先来看一张配置文件解析后的配置结构图：

指令读取

了解了大致框架，如今再从细节着手。接下来分析一下配置指令读取和分解函数，也就是 ngx_conf_read_token 函数的实现。

ngx_conf_read_token 将从磁盘配置文件读取部分数据到内存 buffer，然后再依照 Nginx 支持的格式从buffer 中读出一条合法的指令。假设，buffer 中数据不足以构成一条完整的指令，则须要再从配置文件里读取很多其它数据。

配置文件读取

buffer 中数据不足时，也就是 b->pos >= b->last 时，从配置文件里读取很多其它数据。

    --------------core/ngx_conf_file.c:463---------------

    if (b->pos >= b->last) {

        ...

        len = b->pos - start;

        if (len) {

            ngx_memcpy(b->start, start, len);

        }

        size = (ssize_t) (file_size - cf->conf_file->file.offset);

        if (size > b->end - (b->start + len)) {

            size = b->end - (b->start + len);

        }

        n = ngx_read_file(&cf->conf_file->file, b->start + len, size,

                          cf->conf_file->file.offset);

        b->pos = b->start + len;

        b->last = b->pos + n;

        start = b->start;

    }

对上述代码的补充说明：

对 ngx_buf_t 结构简单描这一下其字段 ———–core/ngx_buf.h:19—————– struct ngx_buf_s { u_charpos; / b 中还未使用的数据起始位置
/ u_char *last; / b 中存储的有效数据结束位置 / … u_char *start; / 连续内存块 b 的起始位置/ u_char *end; / 连续内存块 b 的结束位置 */ … }; typedef struct ngx_buf_s ngx_buf_t;
buffer 中有效数据已经用尽时 (b->pos >= b->last)，一条指令的某个组成部分 (从start 開始到
b->pos 结束 len 字节) 可能还未被完整读取，这部分数据须要保留。
```
ngx_memcpy(b->start, start, len);
```
buffer 如今就腾出了 b->end - (b->start + len) 的可用空间。
start 始终指向一条指令某个组成部分的起始位置。

语法状态机

ngx_conf_read_token 剩余部分实现了逐字符分析指令行语法的状态机。这部分代码位于 core/ngx_buf.h:593-734。语义的正确性验证在配置解析的基它部分完毕。

指令行允行出现的格式 (使用正则定义，对语法定义不熟，凑乎看啊 /* TODO */)：

line := token token? { line+ }

        | token space token? space?;

token := ["'][ \t\r\na-z0-9\\$]+["']

        | [a-z0-9$]+

        | ( token )

space := [ \t\r\n]+

last_space 用于表示上一个字符是否为 space。初始值为 1
need_space 用于表示状态机要求下一个字符必须为 space (或者 ‘;’, ‘{‘, ‘)’)。初始值0
start 指向正在分析中的 token 起始位置。初始值为 b->pos
d_quoted 用于表示当前字符处于 "" 中。初始值为 0
s_quoted 用于表示当前字符处于 '' 中。初始值为 0
sharp_comment 用于表示当前字符是凝视的一部分。初始值为 0
variable 用于表示当前字符是变量名的一部分。初始值为 0
quote 用于表示当前字符前一个字符是否为 \。初始值为 0
cf->args 存储指令名和全部參数。它是 ngx_str_t 类型的数组。

这部分的代码实在太长 (200多行) 这里仅仅将框架缩略例如以下

    for ( ;; ) {

        ch = *b->pos++; /* 当前字符存储于 ch 中 */

        if (ch == LF) {

            if (sharp_comment) {  /* # 是行凝视 */

                sharp_comment = 0;

            }

        }

        if (sharp_comment) {    /* 忽略 # 后的全部字符，直到进行新行为止 */

            continue;

        }

        if (quoted) {           /* 不再单独处理 \ 后的字符，后面读取 token

            quoted = 0;            时，会做专门处理 */

            continue;

        }

        if (need_space) {       /* 此字符必须为 space 分隔符 */

            /*

              忽略掉 space 字符；

              假设字符是 ';'，'{'，此次指令行读取完毕；

              假设字符是 ')'，開始识别新的 token；

              假设读到其他字符则解析失败

             */

        }

        if (last_space) { /* 找到新 token 的開始位置 - 第一个非 space 字符 */

            /*

              忽略掉 space 字符；

              假设字符是 ';''{''}'，此次指令行读取完毕；

              假设字符是 '#'，该字符后面都是凝视；

              假设字符是 '\'，下一个字符将被忽略；

              假设字符是 '"', ''', 下一个字符是被引用的内容；

             */

        } else { /* 開始读取新 token */

            /*

              假设字符是 '$'，后面的非 space 字符组成变量 token；

              碰到了结束引號 '"', ''' 时，token 读取完毕；

              碰到了 space 字符，token 读取完毕；

             */

            if (found) {

                /*

                  将找到的 token 追加到 cf->args 数组中，而且每一个 token 字符

                  串以 '\0' 结束

                 */

            }

        }

    }

作用域解析

`events`作用域

events 作用域由 ngx_events_module 的 events 指令处理创建。其定义为：

    -------------event/ngx_event.c:83------------

    { ngx_string("events),

      NGX_MAIN_CONF|NGX_CONF_BLOCK|NGX_CONF_NOARGS,

      ngx_events_block,

      0,

      0,

      NULL }

開始配置文件解析之前，ngx_events_module 在全局作用域中配置结构体指针值为 NULL，所以，ngx_events_block 函数的第一件事情就是，创建配置结构体，并挂载到全局作用域上。

    ------------event/ngx_event.c:902------------

    ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *));

    ...

    *ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, ngx_event_max_module * sizeof(void *));

    ...

    *(void **) conf = ctx;

对上述代码的补充说明：

为什么要多次一举的多一次中转，使用 ctx 指向 void * 类型指针，而此指针再指向作用域模块配置数组呢？接着往下看！

然后，调用类型为 NGX_EVENT_MODULE 的模块上下文中的 create_conf 函数，为各个模块在此作用域分配配置解析体。拿ngx_epoll_module 举例，其
create_conf 函数从内存池中申请用于存储 ngx_epoll_conf_t 的内存块，并挂接到 events 作用域中的对应位置。

随后，如上文已经描写叙述过的，切换配置解析上下文，然后调用 ngx_conf_parse 函数解析此作用域相应的配置文件 block 中出现的指令行：

    -----------event/ngx_event.c:929-------------

    pcf = *cf;

    cf->ctx = ctx;

    cf->module_type = NGX_EVENT_MODULE;

    cf->cmd_type = NGX_EVENT_CONF;

    rv = ngx_conf_parse(cf, NULL);

    *cf = pcf;

拿 epoll 模块举例，来看下在上面的上下文环境中，碰到它支持的指令 epoll_events 时，整个过程是怎样进行的。

    ----------event/modules/ngx_epoll_module.c:129------------

    { ngx_string("epoll_events"),

      NGX_EVENT_CONF|NGX_CONF_TAKE1,

      ngx_conf_set_num_slot,

      0,                                         /* conf */

      offsetof(ngx_epoll_conf_t, events),        /* offset */

      NULL },

在 ngx_conf_read_token 成功返回后，ngx_conf_handler 依据该指令类型和上下文定位到指令相应的配置项所在的位置：

    ----------core/ngx_conf_file.c:386------------------------

    confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf)

    if (confp) {

        conf = confp[ngx_modules[i]->ctx_index];

    }

对上述代码的补充说明：

cf->ctx 指向在 ngx_events_block 中分配的 void * 指针，void * 指针进而又指向events 作用域模块配置数组。所以，confp 最后指向了
events 作用域模块配置数组，conf 就指向了ngx_epoll_module 相应的配置项结构体，即
ngx_epoll_conf_t。

epoll_events 指令的处理函数是通用的处理函数 ngx_conf_set_num_slot，

    ------------core/ngx_conf_file.c:1182-------------------

    char *

    ngx_conf_set_num_slot(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)

    {

        char *p = conf;

        ...

        np = (ngx_int_t *) (p + cmd->offset);

        ...

        *np = ngx_atoi(value[1].data, value[1].len);

    }

对上述代码的补充说明：

cmd->offset 值是 offsetof(ngx_epoll_conf_t, events)，即配置指令epoll_events 对就的配置项
ngx_uint_t events 在配置结构体 ngx_epoll_conf_t 中的偏移。Nginx 提前定义处理函数基本都使用这种方式，以实现通用性。

终于，epoll_events 指令的參数，经过上面的一番周折，被存储到了 events 作用域里 ngx_epoll_module 的配置结构体 ngx_epoll_conf_t 和 events 成员中。

events 作用域下的其他指令的解析过程和 epoll_events 都大同小异，就略过不表了。以下搞一下http 作用域。

`http`作用域

http 作用域由 ngx_http_module 的 http 指令处理函数创建。其定义为：

    -------------event/ngx_event.c:83------------

    { ngx_string("http),

      NGX_MAIN_CONF|NGX_CONF_BLOCK|NGX_CONF_NOARGS,

      ngx_http_block,

      0,

      0,

      NULL }

和 events 作用域类似，開始配置文件解析之前，ngx_http_module 在全局作用域中配置结构体指针值为 NULL，所以，ngx_http_block 函数的第一件事情也是，创建配置结构体，并挂载到全局作用域上。

    ------------http/ngx_http.c:128--------------

    ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_conf_ctx_t));

    ...

    *(ngx_http_conf_ctx_t **) conf = ctx;

可是，http 作用域和 events 作用域的地方是，ctx 并非指向一个void *，而是一个
ngx_http_conf_ctx_t 结构体。

    ------------http/ngx_http_config.h:16--------

    typedef struct {

        void        **main_conf;

        void        **srv_conf;

        void        **loc_conf;

    } ngx_http_conf_ctx_t;

造成这点差别的原因是：

http 作用域是能够嵌套的。一个 http 作用域中以嵌套多个server 作用域，一个server 作用域又能够嵌套多个
location 作用域。
同一时候，NGX_HTTP_MODULE 类型的模块的指令能够定义在 http 作用域中 (NGX_HTTP_MAIN_CONF)，也能够定义在server 作用域 (NGX_HTTP_SRV_CONF)，也能够定义在
location 作用域 (NGX_HTTP_LOC_CONF)。其实，大部分的 HTTP 模块支持的指定都同一时候定义在这三个作用域中。
NGX_HTTP_MODULE 类型的模块将自己支持的指令相应的配置项分为三类：第一类的指令仅仅能在 NGX_HTTP_MAIN_CONF 作用域中使用；第二类的指令能够在NGX_HTTP_MAIN_CONF 和
NGX_HTTP_SRV_CONF 作用域中使用；第三类能够在 NGX_HTTP_MAIN_CONF、 NGX_HTTP_SRV_CONF 和 NGX_HTTP_LOC_CONF 作用域中使用。这三类指令相应的配置项分为三个结构体存储ngx_http_xxx_main_conf_t、ngx_http_xxx_srv_conf_t 和
ngx_http_xxx_loc_conf_t。
main_conf, srv_conf 和 loc_conf 就是给三类配置结构体提供的作用域模块配置数组。在http 作用域，三个数组都是须要的；在
server 作用域和父作用域 http 使用同一个main_conf；在 location 作用域，和其父 server 作用域使用同一个main_conf 和 srv_conf。 `

在 ngx_http_block 中分配完 http 作用域的三类作用域模块配置数组后，会调用各个 NGX_HTTP_MODULE 类型的模块上下文定义的 create_main_conf, create_srv_conf 和create_loc_conf 回调函数分别在三类作用域模块配置数组创建模块的三类配置项结构体：

    -------------http/ngx_http.c:150---------------

    ctx->main_conf = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *) * ngx_http_max_module);

    ...

    ctx->srv_conf = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *) * ngx_http_max_module);

    ...

    ctx->loc_conf = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *) * ngx_http_max_module);

    ...

    for (m = 0; ngx_modules[m]; m++) {

        if (ngx_modules[m]->type != NGX_HTTP_MODULE) {

            continue;

        }

        module = ngx_modules[m]->ctx;

        mi = ngx_modules[m]->ctx_index;

        if (module->create_main_conf) {

            ctx->main_conf[mi] = module->create_main_conf(cf);

            ...

        }

        if (module->create_srv_conf) {

            ctx->srv_conf[mi] = module->create_srv_conf(cf);

            ...

        }

        if (module->create_loc_conf) {

            ctx->loc_conf[mi] = module->create_loc_conf(cf);

            ...

        }

     }

接下来，和 events 作用域一样，切换配置解析上下文，调用 ngx_conf_parse 函数：

    -------------http/ngx_http.c:214------------

    pcf = *cf;

    cf->ctx = ctx;

    ...

    cf->module_type = NGX_HTTP_MODULE;

    cf->cmd_type = NGX_HTTP_MAIN_CONF;

    rv = ngx_conf_parse(cf, NULL);

    ...

    *cf = pcf;

http 作用域中的普通指令解析和上面介绍的 events 作用域中 ngx_epoll_module 的epoll_events 解析过程大同小异。

接下来主要分析一下 http 作用域中 server 作用域的创建及 server 中子作用域location 的创建以及多个
location 作用域是怎样挂接到其父作用域 server 上的和多个server 作用域是怎样挂接到它的父作用域
http 上的。

`server`作用域

配置解析函数如今处于 http 作用域的上下文中： * cf->ctx 指向 ngx_http_conf_ctx_t *cf->module_type 值为
NGX_HTTP_MODULE * cf->cmd_type 值为NGX_HTTP_MAIN_CONF

解析函数碰到 server {} 后，会调用 server 指令的处理函数 ngx_http_core_server。

    -------------http/ngx_http_core_module.c:2300------------

    static char *

    ngx_http_core_server(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *dummy)

    {

        ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_conf_ctx_t));

        ...

        http_ctx = cf->ctx;

        ctx->main_conf = http_ctx->main_conf;

        ctx->srv_conf = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *) * ngx_http_max_moudle);

        ...

        ctx->loc_conf = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *) * ngx_http_max_module);

        ...

        cscf = ctx->srv_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

        cscf->ctx = ctx;

        cmcf = ctx->main_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

        cscfp = ngx_array_push(&cmcf->servers);

        ...

        *cscfp = cscf;

        pcf = *cf;

        cf->ctx = ctx;

        cf->cmd_type = NGX_HTTP_SRV_CONF;

        rv = ngx_conf_parse(cf, NULL);

        *cf = pcf;

    }

对上述代码的补充说明：

server 作用域和其父作用域共用一个 main_conf
server 作用域也要使用 ngx_http_conf_ctx_t 代表此作用域的三类作用域模块配置数组
server 作用域的 ngx_http_conf_ctx_t 存储到 ngx_http_core_module 配置项结构体ngx_http_core_srv_conf_t 的
ctx 中
ngx_http_core_module 负责在 http 及其各个子作用域中起关联作用。刚刚解析的 server 作用域，会被存储 (通过 ngx_http_core_srv_conf_t 间接存储) 到 ngx_http_core_main_conf_t 的servers 数组中。

配置函数再次调用之前，切换上下文：

    pcf = *cf;

    cf->ctx = ctx;

    cf->cmd_type = NGX_HTTP_SRV_CONF;

    rv = ngx_conf_parse(cf, NULL);

    *cf= pcf;

以下，拿 listen 指令作用样例，分析一下当前作用域的指令解析流程。

listen 指令的定义为：

    --------------http/ngx_http_core_module.c:278---------

    { ngx_string("listen"),

      NGX_HTTP_SRV_CONF|NGX_CONF_1MORE,

      ngx_http_core_listen,

      NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET,

      0,

      NULL },

ngx_conf_read_token 从配置文件里读取完此指令后，由 ngx_conf_handler 校验指令的合法性，然后找到指令项所在结构体的存储位置，即

    confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf);

    if (confp) {

        conf = confp[ngx_modules[i]->ctx_index];

    }

对上述代码的补充说明：

cf->ctx 如今指向进入 server 作用域后，申请的 ngx_http_conf_ctx_t。cmd->conf 值是
NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET，即 offsetof(ngx_http_conf_ctx_t, srv_conf)。那么confp 终于指向了新申请的
ngx_http_conf_ctx_t 的 srv_conf 指向的作用域模块配置数组
conf 指向了 server 作用域的 ngx_http_core_module 的ngx_http_core_srv_conf_t。

随后，调用 listen 指令处理函数 ngx_http_core_listen：

    -------------http/ngx_http_core_module.c:3256--------

    static char *

    ngx_http_core_listen(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *conf)

    {

        ngx_http_core_srv_conf_t *cscf = conf;

        ...

        cscf->listen = 1;

        ...

        ngx_http_add_listen(cf, cscf, &lsopt);

        ...

    }

    ------------http/ngx_http.c:1105-----------------

    ngx_int_t

    ngx_http_add_listen(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_srv_conf_t *cscf,

        ngx_http_listen_opt_t *lsopt)

    {

        ...

        ngx_http_conf_port_t        *port;

        ngx_http_core_main_conf_t   *cmcf;

        ...

        cmcf = ngx_http_conf_get_module_main_conf(cf, ngx_http_core_module);

        ...

        port = ngx_array_push(cmcf->ports);

        ...

        return ngx_http_add_address(cf, cscf, port, lsopt);

    }

    -----------http/ngx_http.c:1281-----------------

    static ngx_int_t

    ngx_http_add_address(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_srv_conf_t *cscf,

        ngx_http_conf_port_t *port, ngx_http_listen_opt_t *lsopt)

    {

        ...

        addr = ngx_array_push(&port->addrs);

        ...

        return ngx_http_add_server(cf, cscf, addr);

    }

    -----------http/ngx_http.c:1319--------------------

    static ngx_int_t

    ngx_http_add_server(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_srv_conf_t *cscf,

        ngx_http_conf_addr_t *addr)

    {

        ...

        server = ngx_array_push(&addr->servers);

        ...

        *server = cscf;

        ...

    }

listen 指令的配置就这么就被解析并存储了。最后附一张 Nginx 监听地址和port的数据结构组织图。

`location`作用域

配置解析函数如今处于 server 作用域的上下文中： * cf->ctx 指向 server 使用域创建的ngx_http_conf_ctx_t *
cf->module_type 值为 NGX_HTTP_MODULE *cf->cmd_type 值为
NGX_HTTP_SRV_CONF

解析函数碰到 location {} 后，会调用 location 指令的处理函数 ngx_http_core_location。

    -------------http/ngx_http_core_module.c:271-----------

    { ngx_string("location"),

      NGX_HTTP_SRV_CONF|NGX_HTTP_LOC_CONF|NGX_CONF_BLOCK|NGX_CONF_TAKE12,

      ngx_http_core_location,

      NGX_HTTP_SRV_CONF_OFFSET,

      0,

      NULL },

再回到 ngx_conf_handler 里，从当前上下文中计算 location 指令处理函数的參数：

    confp = *(void **) ((char *) cf->ctx + cmd->conf);

    if (confp) {

        conf = confp[ngx_modules[i]->ctx_index];

    }

对上述代码的补充说明：

confp 指向了父作用域 server 中分配的 ngx_http_conf_ctx_t 的srv_conf 变量。
conf 指向了 ngx_http_core_module 的 ngx_http_core_srv_conf_t 配置结构体。
conf 參数在 ngx_http_core_location 并未被使用。

接下来，ngx_http_core_location 函数被调用了

    -----------http/ngx_http_core_module.c:2391-----------

    static char *

    ngx_http_core_location(ngx_conf_t *cf, ngx_command_t *cmd, void *dummy)

    {

        ...

        ctx = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_conf_ctx_t));

        ...

        pctx = cf->ctx;

        ctx->main_conf = pctx->main_conf;

        ctx->srv_conf = pctx->srv_conf;

        ctx->loc_conf = ngx_pcalloc(cf->pool, sizeof(void *) * ngx_http_max_module);

        ...

        clcf = ctx->loc_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

        clcf->loc_conf = ctx->loc_conf;

        ...

        pclcf = pctx->loc_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

        ...

        ngx_http_add_location(cf, &pclcf->locations, clcf);

        save = *cf;

        cf->ctx = ctx;

        cf->cmd_type = NGX_HTT_LOC_CONF;

        rc = ngx_conf_parse(cf, NULL);

        *cf = save

        ...

    }

上面这段代码建立的关系能够參考本文提供的配置结构全图。

其他普通指令的解析，和上面的流程大同小异，就不再赘述了。

到这里为止，整个 http 作用域的配置文件解析过程就算是完毕了。在配置文件解析完毕后，ngx_http_block 还会做一系列其他工作，比方对全部模块的三类配置结构体进行初始化、最内层作用域继承外层作用域的同一个指令值、又一次整理location、初始化
phase，初始化 Nginx 同意的 HTTP 请求包头等等工作。

作用域继承

前面已经介绍过了，http 作用域是能够嵌套的。同一时候，NGX_HTTP_MODULE 类型模块的大部分指令也是能够同一时候用于http 和其子作用域 (server,
location)中的。所以，内层子作用域，须要从父作用域继承配置项。

这个行为最后达到的结果就是，出如今 NGX_HTTP_MAIN_CONF 中的指令配置项，在 NGX_HTTP_SRV_CONF 和NGX_HTTP_LOC_CONF 中依旧能够发挥作用 (子作用域未显式配置该指令时)。同一时候，子作用域里的配置项，能够覆盖父作用域里的配置项。

这个目标的达成，是由 ngx_http_block 函数完毕的。在继续进行之前，先拉回思绪。注意此时的配置解析上下文：

* `cf->ctx` 指向 `NGX_HTTP_MAIN_CONF` 作用域的 `ngx_http_conf_ctx_t`

* `cf->module_type` 值为 `NGX_HTTP_MODULE`

* `cf->cmd_type` 值为 `NGX_HTTP_MAIN_CONF`

于是，在解析完整个 http 作用域的指令后，

    ------------http/ngx_http.c:246-------------

    cmcf = ctx->main_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

    cscfp = cmcf->servers.elts;

    for (m = 0; ngx_modules[m]; m++) {

        if (ngx_modules[m]->type != NGX_HTTP_MODULE) {

            continue;

        }

        module = ngx_modules[m]->ctx;

        mi = ngx_modules[m]->ctx_index;

        if (module->init_main_conf) {

            rv = module->init_main_conf(cf, ctx->main_conf[mi]);

            ...

        }

        for (s = 0; s < cmcf->servers.nelts; s++) {

            if (module->merge_srv_conf) {

                rv = module->merge_srv_conf(cf, ctx->srv_conf[mi],

                                            cscfp[s->ctx->srv_conf[mi]);

                ...

            }

            if (module->merge_loc_conf) {

                rv = module->merge_loc_conf(cf, ctx->loc_conf[mi],

                                            cscfp[s]->ctx->loc_conf[mi]);

                ...

                clcf = cscfp[s]->ctx->loc_conf[ngx_http_core_module.ctx_index];

                rv = ngx_http_merge_locations(cf, clcf->locations,

                                              cscfp[s]->ctx->loc_conf,

                                              module, mi);

            }

        }

    }

对上述代码的补充说明：

首先，參照上面的结构图
代码仅仅对 main_conf 作用域模块配置数组中每一个模块的配置结构体进行了初始化。这是由于，这些结构体在执行时，都会被用到。而srv_conf 和
loc_conf 里面的配置结构体在执行时并不会被直接用到，假设当中有些模块的配置项在解析过程中被赋值的话，下面的合并操作，会把这些已经赋值的配置项都拷贝至子作用域的相应位置。
merge 操作的流程是：假设子作用域某配置项在解析过程中未被赋值，则将父作用域的同样的配置项值拷贝至此配置项里；假设子作用域配置项在解析过程中被赋值了，则保留原样；假设子作用域配置项和父作用域配置项都没有被初始化，则填入代码中预设的默认值。

以下选取 ngx_http_core_module 的相关函数代码对上述结论进行验证：

    ----------------http/ngx_http_core_module.c:2751-------------

    static char *

    ngx_http_core_init_main_conf(ngx_conf_t *cf, void *conf)

    {

        ngx_http_core_main_conf_t *cmcf = conf;

        if (cmcf->server_names_hash_max_size == NGX_CONF_UNSET_UINT) {

            cmcf->server_names_hash_max_size = 512;

        }

        ...

    }

    ---------------http/ngx_http_core_module.c:2821-------------

    static char *

    ngx_http_core_merge_srv_conf(ngx_conf_t 8cf, void *parent, void *child)

    {

        ngx_http_core_srv_conf_t *prev = parent;

        ngx_http_core_srv_conf_t *conf = child;

        ...

        ngx_conf_merge_size_value(conf->connection_pool_size,

                                  prev->connection_pool_siez, 256);

        ...

    }

    #define ngx_conf_merge_size_value(conf, prev, default)          \

        if (conf == NGX_CONF_UNSET_SIZE) {                          \

            conf = (prev == NGX_CONF_UNSET_SIZE) ? default : prev;  \

        }

至此为止，作用域的继承是怎样实现的也介绍完了。

最后的整理

上面已经提到了，在 http 作用域解析完毕后，ngx_http_block 还会继续完毕一系统初始化工作，比方将配置中出现的location 组织成能高速訪问的结构、初始化请求包头结构体、初始化
phase 訪问结构等等。

这些基本上都能够独立开辟一篇文章进行分析，这里就先略过了。

请求来了

当一个 HTTP 请求到达 Nginx 时，什么阶段该使用哪个作用域的配置，配置又是怎么得到的呢？

在 request 初始化函数 ngx_http_init_request 会被一个新创建的 request 配置上下文做一次初始化 (此时，还无法推断此请求究竟属于哪个 server 作用域，先选用默认 server 作用域)：

    ---------------http/ngx_http_request.c:384------------

    cscf = addr_conf->default_server;

    r->main_conf = cscf->ctx->main_conf;

    r->src_conf = cscf->ctx->srv_conf;

    r->loc_conf = cscf->ctx->loc_conf;

    ...

在读完 HTTP 请求包头，可以推断请求应该由哪个 server 作用域处理时，这时须要调整一下 request 的配置上下文：

    -------------http/ngx_http_request.c:1688-------------

    static ngx_int_t

    ngx_http_find_virtual_server(ngx_http_request_t *r, u_char *host, size_t len)

    {

        ...

        r->srv_conf = cscf->ctx->srv_conf;

        r->loc_conf = cscf->ctx->loc_conf;

        ...

    }

此时，r->loc_conf 指向 server 作用域的 loc_conf，在确定了request 的所属的
location 后，会接着调整 r->loc_conf 的指向。

同一时候，内部 request，rewrite 的 request，被重定向的 request 都要通过改变r->loc_conf 的指向来实现同一个
request 在不同 location 作用域跳转的功能。

另外，配置结构的获取，主要通过以下的宏实现：

    #define ngx_http_get_module_main_conf(r, module)                             \

        (r)->main_conf[module.ctx_index]

    #define ngx_http_get_module_srv_conf(r, module)  (r)->srv_conf[module.ctx_index]

    #define ngx_http_get_module_loc_conf(r, module)  (r)->loc_conf[module.ctx_index]

    #define ngx_http_conf_get_module_main_conf(cf, module)                        \

        ((ngx_http_conf_ctx_t *) cf->ctx)->main_conf[module.ctx_index]

    #define ngx_http_conf_get_module_srv_conf(cf, module)                         \

        ((ngx_http_conf_ctx_t *) cf->ctx)->srv_conf[module.ctx_index]

    #define ngx_http_conf_get_module_loc_conf(cf, module)                         \

        ((ngx_http_conf_ctx_t *) cf->ctx)->loc_conf[module.ctx_index]

    #define ngx_get_conf(conf_ctx, module)  conf_ctx[module.index]

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