Nginx完全开发指南：使用C、C++、JavaScript和Lua

目录

第0章 导读 1

0．1 于本书 1

0．2 读者对象 3

0．3 读者要求 4

0．4 运行环境 5

0．5 本书的结构 5

0．6 如何阅读本书 6

0．7 本书的源码 7

第1章 Nginx入门 8

1．1 关于Nginx 8

1．1．1 历史 9

1．1．2 特点 9

1．1．3 进程模型 10

1．1．4 版本 12

1．2 安装Nginx 12

1．2．1 准备工作 13

1．2．2 快速安装 13

1．2．3 运行命令 14

1．2．4 验证安装 15

1．2．5 定制安装 16

1．3 配置Nginx 18

1．3．1 语法格式 19

1．3．2 进程管理 20

1．3．3 动态模块 22

1．3．4 运行日志 22

1．3．5 事件机制 22

1．4 HTTP服务 23

1．4．1 基本配置 24

1．4．3 location配置 25

1．4．4 file配置 26

1．5 TCP/UDP服务 27

1．6 反向代理 28

1．6．1 上游集群 28

1．6．2 负载均衡 29

1．6．3 代理转发 30

1．7 变量 30

1．8 总结 32

第2章 Nginx开发准备 33

2．1 源码结构 33

2．2 源码特点 34

2．2．1 代码风格 34

2．2．2 代码优化 35

2．2．3 面向对象思想 35

2．3 头文件 36

2．4 总结 36

第3章 Nginx基础设施 37

3．1 常数 37

3．1．1 环境信息 37

3．1．2 版本信息 38

3．1．3 错误码 38

3．2 整数类型 39

3．2．1 标准整数类型 39

3．2．2 自用整数类型 40

3．2．3 无效值 40

3．3 内存池 42

3．3．1 结构定义 42

3．3．2 操作函数 43

3．3．3 用法示例 44

3．4 字符串 44

3．4．1 结构定义 44

3．4．2 操作函数 45

3．4．3 用法示例 48

3．5 时间 49

3．5．1 结构定义 49

3．5．2 操作函数 49

3．5．3 用法示例 50

3．6 日期 50

3．6．1 结构定义 50

3．6．2 操作函数 51

3．6．3 用法示例 52

3．7 运行日志 52

3．7．1 结构定义 52

3．7．2 操作函数 53

3．7．3 用法示例 54

3．8 摘要算法 54

3．8．1 Times33 55

3．8．2 CRC 55

3．8．3 MurmurHash 56

3．8．4 MD5 57

3．8．5 SHA-1 57

3．9 数据编码 58

3．9．1 Base64 58

3．9．2 HTML/JSON 59

3．10 总结 60

第4章 Nginx高级数据结构 61

4．1 动态数组 61

4．1．1 结构定义 62

4．1．2 操作函数 63

4．1．3 用法示例 64

4．2 单向链表 65

4．2．1 结构定义 65

4．2．2 操作函数 66

4．2．3 用法示例 66

4．3 双端队列 68

4．3．1 结构定义 68

4．3．2 操作函数 69

4．3．3 用法示例 71

4．4 红黑树 72

4．4．1 结构定义 73

4．4．2 操作函数 75

4．4．3 用法示例 76

4．5 缓冲区 78

4．5．1 结构定义 78

4．5．2 操作函数 80

4．5．3 用法示例 81

4．6 数据块链 82

4．6．1 结构定义 82

4．6．2 操作函数 83

4．6．3 用法示例 83

4．7 总结 84

第5章 Nginx开发概述 85

5．1 开发示例 85

5．1．1 模块设计 85

5．1．2 配置解析 86

5．1．3 处理函数 88

5．1．4 模块集成 90

5．1．5 编译脚本 91

5．1．6 测试验证 92

5．2 开发流程 92

5．2．1 设计 93

5．2．2 开发 93

5．2．3 编译 94

5．2．4 测试验证 94

5．2．5 调优 94

5．2．6 流程图 95

5．3 编译脚本 95

5．3．1 运行机制 96

5．3．2 脚本变量 96

5．3．3 添加模块 97

5．3．4 脚本格式 97

5．3．5 旧式脚本 98

5．4 总结 99

第6章 Nginx模块体系 100

6．1 模块架构 100

6．1．1 结构定义 100

6．1．2 模块的签名 102

6．1．3 模块的种类 103

6．1．4 模块的函数指针表 104

6．1．5 模块的类图 105

6．1．6 模块的组织形式 106

6．1．7 模块的静态加载 108

6．1．8 模块的动态加载 110

6．2 配置解析 113

6．2．1 结构定义 113

6．2．2 基本流程 116

6．2．3 存储模型 118

6．2．4 访问配置数据 122

6．2．5 配置数据的位置 123

6．2．6 配置数据的解析 124

6．2．7 配置数据的合并 126

6．2．8 配置指令的类型 127

6．3 源码分析 128

6．3．1 ngx_core_module 128

6．3．2 ngx_errlog_module 130

6．4 总结 132

第7章 Nginx功能框架 134

7．1 框架简介 134

7．1．1 模块分类 134

7．1．2 处理流程 135

7．1．3 请求的处理阶段 137

7．1．4 请求结构体 138

7．1．5 请求的环境数据 140

7．2 处理引擎 141

7．2．1 函数原型 141

7．2．2 处理函数的存储方式 141

7．2．3 内容处理函数 142

7．2．4 引擎的数据结构 143

7．2．5 引擎的初始化 144

7．2．6 引擎的运行机制 145

7．2．7 日志阶段的处理 148

7．3 过滤引擎 148

7．3．1 函数原型 148

7．3．2 过滤函数链表 149

7．3．3 过滤函数的顺序 150

7．3．4 过滤链表的运行机制 152

7．3．5 请求体过滤 153

7．4 源码分析 153

7．4．1 ngx_http_static_module 154

7．4．2 ngx_http_not_modified_filter_module 155

7．5 总结 156

第8章 Nginx请求处理 158

8．1 状态码 158

8．2 请求结构体 159

8．3 请求行 160

8．3．1 请求方法 160

8．3．2 协议版本号 161

8．3．3 资源标识符 161

8．4 请求头 162

8．5 请求体 163

8．5．1 结构定义 163

8．5．2 操作函数 164

8．6 响应头 164

8．6．1 结构定义 164

8．6．2 操作函数 165

8．7 响应体 166

8．8 源码分析 166

8．8．1 ngx_http_static_module 166

8．8．2 ngx_http_not_modified_filter_module 168

8．9 开发示例：content handler 169

8．9．1 模块设计 169

8．9．2 配置数据 169

8．9．3 处理函数 170

8．9．4 注册函数 171

8．9．5 模块集成 172

8．9．6 编译脚本 173

8．9．7 测试验证 173

8．10 开发示例：filter 173

8．10．1 模块设计 173

8．10．2 配置数据 174

8．10．3 环境数据 174

8．10．4 注册过滤函数 175

8．10．5 过滤响应头 175

8．10．6 过滤响应体 176

8．10．7 模块集成 178

8．10．8 编译脚本 179

8．10．9 测试验证 179

8．11 总结 180

第9章 Nginx请求转发 181

9．1 框架简介 181

9．1．1 工作原理 182

9．1．2 请求结构体 183

9．1．3 上游结构体 184

9．1．4 上游配置参数 185

9．2 请求转发 186

9．2．1 回调函数 186

9．2．2 初始化 188

9．2．3 设置参数 189

9．2．4 启动连接 190

9．2．5 处理响应头 190

9．2．6 处理响应体 191

9．3 负载均衡 192

9．3．1 结构定义 192

9．3．2 初始化模块入口 196

9．3．3 初始化地址列表 197

9．3．4 初始化算法 199

9．3．5 执行算法 200

9．4 源码分析 200

9．4．1 ngx_http_memcached_module 201

9．4．2 ngx_http_upstream_ip_hash_module 203

9．5 开发示例：upstream 206

9．5．1 模块设计 206

9．5．2 配置数据 206

9．5．3 上行数据 208

9．5．4 下行数据 208

9．5．5 启动转发 209

9．5．6 注册函数 210

9．5．7 模块集成 210

9．5．8 编译脚本 211

9．5．9 测试验证 212

9．6 开发示例：balance 212

9．6．1 模块设计 212

9．6．2 配置数据 212

9．6．3 算法数据结构 213

9．6．4 模块入口 213

9．6．5 算法实现 214

9．6．6 模块集成 215

9．6．7 编译脚本 216

9．6．8 测试验证 216

9．7 总结 216

第10章 Nginx子请求 218

10．1 框架简介 218

10．1．1 工作原理 219

10．1．2 请求结构体 220

10．1．3 回调函数 221

10．1．4 待处理请求链表 223

10．1．5 子请求存储结构 223

10．2 运行机制 223

10．2．1 创建子请求 224

10．2．2 处理引擎 228

10．2．3 数据整理 229

10．3 开发示例 230

10．3．1 模块设计 231

10．3．2 配置数据 231

10．3．3 环境数据 231

10．3．4 回调函数 231

10．3．5 处理函数 232

10．3．6 注册函数 233

10．3．7 测试验证 234

10．4 总结 234

第11章 Nginx变量 236

11．1 结构定义 236

11．1．1 变量 237

11．1．2 复杂变量 238

11．1．3 变量的存储 239

11．1．4 请求结构体 239

11．2 操作变量 240

11．2．1 添加变量 240

11．2．2 获取变量 241

11．2．3 修改变量 242

11．2．4 编译复杂变量 242

11．2．5 获取复杂变量 242

11．3 开发示例：变量 243

11．3．1 模块设计 243

11．3．2 定义变量 243

11．3．3 添加变量 244

11．3．4 获取变量 244

11．3．5 测试验证 245

11．4 开发示例：复杂变量 246

11．4．1 模块设计 246

11．4．2 定义复杂变量 246

11．4．3 编译复杂变量 246

11．4．4 获取复杂变量 247

11．4．5 测试验证 247

11．5 总结 247

第12章 Nginx内存管理机制 249

12．1 基本系统调用 250

12．1．1 malloc 250

12．1．2 posix_memalign 251

12．1．3 free 251

12．2 块式内存池 252

12．2．1 结构定义 252

12．2．2 常量定义 255

12．2．3 创建内存池 255

12．2．4 分配内存 257

12．2．5 分配大块内存 258

12．2．6 分配小块内存 259

12．2．7 释放内存 264

12．2．8 清理机制 264

12．2．9 清空内存池 265

12．2．10 销毁内存池 266

12．3 页式内存池 267

12．3．1 结构定义 268

12．3．2 常量定义 270

12．3．3 初始化内存池 271

12．3．4 分配内存 273

12．3．5 分配大块内存 275

12．3．6 分配小块内存 277

12．3．7 释放内存 280

12．4 总结 282

第13章 Nginx进程机制 284

13．1 基本系统调用 284

13．1．1 errno 284

13．1．2 getrlimit 285

13．2 进程系统调用 285

13．2．1 getpid 285

13．2．2 fork 286

13．2．3 waitpid 286

13．3 信号系统调用 287

13．3．1 kill 287

13．3．2 sigaction 288

13．3．3 sigsuspend 288

13．4 结构定义 288

13．4．1 ngx_cycle_t 288

13．4．2 ngx_core_conf_t 289

13．4．3 ngx_process_t 290

13．5 全局变量 291

13．5．1 命令行相关 291

13．5．2 操作系统相关 292

13．5．3 进程功能相关 292

13．5．4 信号功能相关 293

13．6 启动过程 293

13．6．1 基本流程 293

13．6．2 解析命令行 294

13．6．3 版本和帮助信息 294

13．6．4 初始化cycle 294

13．6．5 测试配置 296

13．6．6 发送信号 297

13．6．7 守护进程化 297

13．6．8 启动工作进程 298

13．6．9 流程图 298

13．7 信号处理 299

13．7．1 信号处理函数 300

13．7．2 发送信号 300

13．7．3 处理信号 301

13．8 单进程模式 302

13．8．1 single进程 302

13．8．2 single进程流程图 304

13．9 多进程模式 304

13．9．1 产生子进程 304

13．9．2 master进程 306

13．9．3 master进程流程图 309

13．9．4 worker进程 310

13．9．5 worker进程流程图 312

13．10 总结 313

第14章 Nginx进程间通信机制 315

14．1 基本系统调用 315

14．1．1 atomic 315

14．1．2 sched_yield 316

14．1．3 semaphore 316

14．1．4 mmap 317

14．2 共享内存（Ⅰ） 317

14．2．1 结构定义 317

14．2．2 创建共享内存 317

14．2．3 使用共享内存 318

14．3 自旋锁 318

14．3．1 自旋锁定 319

14．3．2 解除锁定 320

14．3．3 使用自旋锁 320

14．4 互斥锁 320

14．4．1 结构定义 320

14．4．2 创建互斥锁 321

14．4．3 互斥锁定 322

14．4．4 解除锁定 323

14．4．5 销毁互斥锁 324

14．4．6 使用互斥锁 324

14．5 读写锁 325

14．5．1 写锁定 325

14．5．2 读锁定 325

14．5．3 解除锁定 326

14．5．4 降级锁定 326

14．5．5 使用读写锁 327

14．6 共享内存（Ⅱ） 327

14．6．1 结构定义 327

14．6．2 添加共享内存 328

14．6．3 创建共享内存 329

14．6．4 使用共享内存 330

14．7 总结 331

第15章 Nginx事件机制 333

15．1 基本系统调用 333

15．1．1 errno 334

15．1．2 ioctl 334

15．1．3 setitimer 334

15．1．4 gettimeofday 334

15．2 socket系统调用 335

15．2．1 socket 335

15．2．2 bind 335

15．2．3 listen 336

15．2．4 accept 336

15．2．5 connect 336

15．2．6 recv 336

15．2．7 send 337

15．2．8 setsockopt 337

15．2．9 close 337

15．2．10 函数关系图 338

15．3 epoll系统调用 338

15．3．1 epoll_create 339

15．3．2 epoll_ctl 339

15．3．3 epoll_wait 340

15．3．4 LT和ET 341

15．3．5 函数关系图 342

15．4 结构定义 342

15．4．1 ngx_event_t 342

15．4．2 ngx_connection_t 343

15．4．3 ngx_listening_t 345

15．4．4 ngx_cycle_t 346

15．4．5 ngx_os_io_t 347

15．4．6 ngx_event_actions_t 351

15．4．7 ngx_posted_events 353

15．4．8 关系图 354

15．5 定时器 354

15．5．1 红黑树 354

15．5．2 操作函数 355

15．5．3 超时处理 355

15．6 模块体系 358

15．6．1 函数指针表 358

15．6．2 模块的组织形式 359

15．6．3 核心配置 361

15．6．4 epoll模块 362

15．7 全局变量 363

15．7．1 更新时间相关 363

15．7．2 事件机制相关 364

15．7．3 负载均衡相关 365

15．7．4 统计相关 365

15．8 进程初始化 366

15．8．1 初始化函数 366

15．8．2 基本参数初始化 368

15．8．3 事件机制初始化 369

15．8．4 连接池初始化 370

15．8．5 监听端口初始化 371

15．8．6 初始化流程图 373

15．9 运行机制 373

15．9．1 添加事件 374

15．9．2 删除事件 377

15．9．3 处理事件 378

15．9．4 接受连接 382

15．9．5 负载均衡 384

15．10 避免阻塞 389

15．11 总结 390

第16章 Nginx多线程机制 392

16．1 eventfd系统调用 392

16．2 pthread系统调用 393

16．3 结构定义 393

16．3．1 ngx_thread_task_t 394

16．3．2 ngx_thread_pool_queue_t 394

16．3．3 ngx_thread_pool_t 395

16．3．4 结构关系图 396

16．4 事件通知 396

16．4．1 函数接口 396

16．4．2 初始化 397

16．4．3 发送通知 398

16．4．4 处理通知 398

16．5 运行机制 399

16．5．1 完成任务队列 399

16．5．2 创建线程池 399

16．5．3 创建任务 400

16．5．4 投递任务 401

16．5．5 执行任务 402

16．5．6 任务完成回调 404

16．5．7 销毁线程池 405

16．6 开发示例 406

16．6．1 模块设计 406

16．6．2 配置数据 407

16．6．3 线程任务 407

16．6．4 任务完成回调 408

16．6．5 投递任务 409

16．6．6 测试验证 410

16．7 总结 410

第17章 Nginx Stream机制 412

17．1 模块体系 412

17．1．1 函数指针表 413

17．1．2 基础模块 413

17．1．3 核心模块 415

17．1．4 结构关系图 416

17．1．5 存储模型 416

17．2 监听端口 418

17．2．1 结构定义 418

17．2．2 解析配置 420

17．2．3 启动监听 424

17．3 处理引擎 425

17．3．1 阶段定义 426

17．3．2 函数原型 426

17．3．3 处理函数的存储方式 426

17．3．4 引擎数据结构 427

17．3．5 结构关系图 428

17．3．6 引擎的初始化 428

17．4 过滤引擎 430

17．4．1 函数原型 430

17．4．2 过滤函数链表 430

17．5 运行机制 431

17．5．1 会话结构体 431

17．5．2 创建会话 432

17．5．3 执行引擎 435

17．5．4 通用阶段处理 437

17．5．5 预读数据 438

17．5．6 产生响应数据 442

17．5．7 过滤数据 442

17．5．8 结束会话 442

17．6 开发示例 443

17．6．1 discard协议 444

17．6．2 time协议 446

17．6．3 echo协议 448

17．7 总结 450

第18章 Nginx HTTP机制 452

18．1 结构定义 452

18．1．1 ngx_http_state_e 452

18．1．2 ngx_http_connection_t 453

18．1．3 ngx_http_request_t 453

18．2 初始化连接 454

18．2．1 建立连接 455

18．2．2 等待数据 456

18．2．3 读取请求头 458

18．3 执行引擎 463

18．3．1 初始化引擎 463

18．3．2 通用阶段 465

18．3．3 改写阶段 466

18．3．4 访问控制阶段 467

18．3．5 内容产生阶段 469

18．4 处理请求体 470

18．4．1 丢弃缓冲区数据 470

18．4．2 读取并丢弃数据 471

18．4．3 读事件处理函数 473

18．4．4 启动丢弃处理 474

18．5 发送数据 475

18．5．1 发送初始化 475

18．5．2 事件处理函数 476

18．6 结束请求 478

18．6．1 释放请求资源 478

18．6．2 检查引用计数结束请求 479

18．6．3 检查状态结束请求 480

18．6．4 综合处理结束请求 481

18．7 总结 483

第19章 Nginx与设计模式 485

19．1 设计模式简介 485

19．2 框架级别的模式 485

19．3 业务级别的模式 487

19．4 代码级别的模式 488

19．5 总结 490

第20章 Nginx C++开发 491

20．1 语言简介 491

20．2 开发准备 492

20．2．1 程序库 492

20．2．2 头文件 492

20．2．3 编程范式 493

20．2．4 实现原则 493

20．2．5 源码组织 494

20．2．6 编译脚本 495

20．3 封装类 497

20．3．1 基础设施 497

20．3．2 高级数据结构 500

20．3．3 功能框架 505

20．3．4 请求处理 509

20．4 开发示例：content handler 510

20．4．1 配置信息类 510

20．4．2 业务逻辑类 511

20．4．3 模块集成类 512

20．4．4 实现源文件 515

20．5 开发示例：filter 515

20．5．1 配置信息类 515

20．5．2 环境数据类 515

20．5．3 业务逻辑类 516

20．5．4 模块集成类 518

20．5．5 实现源文件 519

20．6 总结 519

第21章 Nginx JavaScript开发 521

21．1 语言简介 521

21．2 模块简介 522

21．3 开发准备 523

21．4 指令简介 523

21．5 功能接口 524

21．5．1 运行日志 524

21．5．2 变量 525

21．5．3 请求处理 525

21．5．4 子请求 527

21．5．5 定时器 527

21．5．6 流处理 527

21．6 开发示例 528

21．6．1 content handler 528

21．6．2 subrequest 529

21．6．3 A/B testing 530

21．7 总结 531

第22章 Nginx Lua开发 532

22．1 语言简介 532

22．2 模块简介 533

22．2．1 http_lua 533

22．2．2 stream_lua 533

22．2．3 lua-resty-lib 534

22．3 开发准备 534

22．4 指令简介 535

22．4．1 配置指令 536

22．4．2 功能指令 536

22．4．3 指令关系图 538

22．5 应用开发流程 538

22．6 功能接口 539

22．6．1 运行日志 539

22．6．2 时间与日期 540

22．6．3 变量 540

22．6．4 正则表达式 541

22．6．5 请求处理 542

22．6．6 请求转发 544

22．6．7 子请求 545

22．6．8 定时器 546

22．6．9 共享内存 546

22．7 开发示例 547

22．7．1 content handler 548

22．7．2 filter 549

22．7．3 upstream 550

22．7．4 subrequest 550

22．7．5 discard 551

22．7．6 echo 552

22．8 总结 552

第23章 Nginx调试与测试 554

23．1 调试 554

23．1．1 调试器 554

23．1．2 调试断点 555

23．1．3 调试日志 556

23．2 功能测试 558

23．2．1 测试套件 559

23．2．2 测试用例 559

23．2．3 运行测试 564

23．3 性能测试 564

23．3．1 ab 565

23．3．2 http_load 565

23．3．3 wrk 566

23．3．4 Test：：Nginx 567

23．4 总结 568

第24章 Nginx性能分析 569

24．1 简介 569

24．2 火焰图 570

24．3 分析工具 572

24．3．1 使用方式 572

24．3．2 处理数据 573

24．4 动态追踪 576

24．4．1 CPU分析 577

24．4．2 I/O分析 579

24．4．3 Memory分析 580

24．4．4 观测工具 581

24．5 总结 582

第25章 结束语 583

25．1 本书的遗憾 583

25．2 下一步 583

25．3 临别赠言 584

附录A 推荐书目 585

附录B 字符串格式化 587

附录C 开发辅助工具 589