从 mian 函数开始一步一步分析 nginx 执行流程（一）

如不做特殊说明，本博客所使用的 nginx 源码版本是 1.0.14，[] 中是代码所在的文件！

我们先贴出 main 函数的部分代码：

[core/nginx.c]　　

 205 int ngx_cdecl
 206 main(int argc, char *const *argv)
 207 {
 208     ngx_int_t         i;
 209     ngx_log_t        *log;
 210     ngx_cycle_t      *cycle, init_cycle;
 211     ngx_core_conf_t  *ccf;
 212 
 213 #if (NGX_FREEBSD)
 214     ngx_debug_init();
 215 #endif
 216     /* 错误信息字符串初始化 */
 217     if (ngx_strerror_init() != NGX_OK) {
 218         return 1;
 219     }
 220 
 221     /* 解析命令参数 */
 222     if (ngx_get_options(argc, argv) != NGX_OK) {
 223         return 1;
 224     }

　　main 函数很简单全是函数的调用，所有功能都放在各个函数中实现！

　　1.我们先看 217 行的第一个函数 ngx_strerror_init()[os/unix/ngx_error.c]，该函数比较简单，是将系统的每个错误信息保存到 nginx 自身的变量 ngx_sys_errlist 中,以便后面调用。其实 nginx 中很多变量都是这样，将系统提供的变量重新定义成 nginx 的名字。如果 ngx_strerror_init() 函数返回成功，main 函数继续，错误 nginx 终止运行。

　　2. 接下来第二个函数 ngx_get_options()[core/nginx.c],这个函数有两个参数，argc,argv：一个是系统调用 main函数传过来参数的个数，另一个就是参数值数组.该函数也比叫容易理解。我们知道在运行 Nginx 的时候可以附带一些命令，形式如 nginx -v 这就是在运行 ngxin 后，并显示 Nginx 版本号的命令。该函数就是对 nginx 命令之后的选项(这里的 -v) 进行解析，然后设置一些全局变量的值。 main 函数在根据这些全局变量的值做出相应的动作。

　　接着看 main() 函数代码：

 226      /* 显示 nginx 的版本*/
 227     if (ngx_show_version) {
 228         ngx_write_stderr("nginx version: " NGINX_VER NGX_LINEFEED);
 229         /* 如果需要显示帮助 */
 230         if (ngx_show_help) {
 231             ngx_write_stderr(
 232                 "Usage: nginx [-?hvVtq] [-s signal] [-c filename] "
 233                              "[-p prefix] [-g directives]" NGX_LINEFEED
 234                              NGX_LINEFEED
 235                 "Options:" NGX_LINEFEED
 236                 "  -?,-h         : this help" NGX_LINEFEED
 237                 "  -v            : show version and exit" NGX_LINEFEED
 238                 "  -V            : show version and configure options then      exit"
 239                                    NGX_LINEFEED
 240                 "  -t            : test configuration and exit" NGX_LINEFEE     D
 241                 "  -q            : suppress non-error messages "
242                                    "during configuration testing" NGX_LINEF     EED
 243                 "  -s signal     : send signal to a master process: "
 244                                    "stop, quit, reopen, reload" NGX_LINEFEE     D
 245 #ifdef NGX_PREFIX
 246                 "  -p prefix     : set prefix path (default: "
 247                                    NGX_PREFIX ")" NGX_LINEFEED
 248 #else
 249                 "  -p prefix     : set prefix path (default: NONE)" NGX_LIN     EFEED
 250 #endif
 251                 "  -c filename   : set configuration file (default: "
 252                                    NGX_CONF_PATH ")" NGX_LINEFEED
 253                 "  -g directives : set global directives out of configurati     on "
 254                                    "file" NGX_LINEFEED NGX_LINEFEED
 255                 );
 256         }
 257         /* 如果需要显示配置文件 */
 258         if (ngx_show_configure) {
 259             ngx_write_stderr(
 260 #ifdef NGX_COMPILER
 261                 "built by " NGX_COMPILER NGX_LINEFEED
 262 #endif
 263 #if (NGX_SSL)
 264 #ifdef SSL_CTRL_SET_TLSEXT_HOSTNAME
 265                 "TLS SNI support enabled" NGX_LINEFEED
 266 #else
 267                 "TLS SNI support disabled" NGX_LINEFEED
 268 #endif
 269 #endif
 270                 "configure arguments:" NGX_CONFIGURE NGX_LINEFEED);
 271         }
 272 
 273         if (!ngx_test_config) {
 274             return 0;
 275         }
 276     }

　　3. 这段代码根据一些全局变量进行相应的操作，里的 ngx_show_version、ngx_show_help、ngx_show_configure、ngx_test_config 都是全局变量，其值在 ngx_get_options() 得到设置。

　　　　a. ngx_show_version 显示版本号

　　　　b. ngx_show_help 显示帮助

　　　　c. ngx_show_configure 显示配置文件

　　　　d. ngx_test_config 只是为了测试配置，如果设置了，nginx 程序到此为止

 278     /* TODO */ ngx_max_sockets = -1;
 279 
 280     /* 初始化并更新时间，如全局变量 ngx_cached_time，ngx_time_init() 函数定义在 ngx_time.h.c 文件中 */
 281     ngx_time_init();
 282 
 283 #if (NGX_PCRE)
 284     /* 如果应用 pcre 库，正则表达式初始化 */
 285     ngx_regex_init();
 286 #endif
 287 
 288     /* 获取进程 ID */
 289     ngx_pid = ngx_getpid();
 290     /* 日志初始化  ，如：初始化全局变量 ngx_prefix, 打开日志文件 ngx_log_file.fd */
 291     log = ngx_log_init(ngx_prefix);
 292     if (log == NULL) {
 293         return 1;
 294     }
 295 
 296     /* STUB */
 297 #if (NGX_OPENSSL)
 298     ngx_ssl_init(log);
 299 #endif

　　4. 281 行的 ngx_time_init() [core/nginx.h/nginx.c] 函数也很简单，将当前的时间保存到全局变量中。

　　5. 285 行的 ngx_regex_init() 函数要有 prce 库的支持才会被调用，它的作用是初始化正则表达式，方便以后的匹配操作

　　6. 291 行的 ngx_log_init()[core/ngx_log.h/ngx_log.c]  是初始化错误日志记录文件(你安装 nginx 文件夹下的 logs 文件中的 error.log 文件)。该函数所做的操作有打开错误日志记录文件，设置日志等级等等，并将文件描述符保存到结构体中。这里我们要关心的两个结构体有:

　　　　a.struct ngx_log_s 他的定义如下：　　

struct ngx_log_s {
    ngx_uint_t           log_level;        /* 日志等级   */
    ngx_open_file_t     *file;            /* 打开的文件(这也是个结构体) */

    ngx_atomic_uint_t    connection;    

    ngx_log_handler_pt   handler;        /* 回调函数   */
    void                *data;            /* 数据指针   */

    /*
     * we declare "action" as "char *" because the actions are usually
     * the static strings and in the "u_char *" case we have to override
     * their types all the time
     */
    char                *action;
};

　　其中的日志等级有 

 * 日志标注错误 */
#define NGX_LOG_STDERR 0
/* 紧急 */
#define NGX_LOG_EMERG 1
/* 警告 */
#define NGX_LOG_ALERT 2
/* 中断 */
#define NGX_LOG_CRIT 3
/* 错误 */
#define NGX_LOG_ERR 4
/* 提醒 */
#define NGX_LOG_WARN 5
/* 通知 */
#define NGX_LOG_NOTICE 6
/* 信息 */
#define NGX_LOG_INFO 7
/* 调试 */
#define NGX_LOG_DEBUG 8

八个等级

b.而结构体变量 file 又是一个结构体，该结构体代码如下：

truct ngx_open_file_s {
    ngx_fd_t              fd;
    ngx_str_t             name;

    u_char               *buffer;
    u_char               *pos;
    u_char               *last;

#if 0
    /* e.g. append mode, error_log */
    ngx_uint_t            flags;
    /* e.g. reopen db file */
    ngx_uint_t          (*handler)(void *data, ngx_open_file_t *file);
    void                 *data;
#endif
};

　　　　　　从该结构体我的定义我们可以看出，这是一个打开文件并将文件描述符保存到fd,同时将文件的内容缓冲到 *buf 的一个结构体

　　好了，日志的初始化完成了，我们接着往下看 main 函数代码：

301     /*
 302      * init_cycle->log is required for signal handlers and
 303      * ngx_process_options()
 304      */
 305 
 306     /*
 307      * 信号处理和 ngx_process_options() 函数会用到 init_cycle->log 
 308      *
 309      */
 310     /* 清零 init_cycle */
 311     ngx_memzero(&init_cycle, sizeof(ngx_cycle_t));
 312 
 313     /* 挂接 log 到 init_cycle */
 314     init_cycle.log = log;
 315 
 316     /* ngx_cycle 应该是个 ngx_cycle_t * 类型，此文件中未看到定义 */
 317     ngx_cycle = &init_cycle;
 318 
 319     /* 为u init_cycle 创建内存池，大小为 1024B  */
 320     init_cycle.pool = ngx_create_pool(1024, log);
 321     if (init_cycle.pool == NULL) {
 322         return 1;
 323     }
 324 
 325     /* 保存命令行参数至全局变量 ngx_os_argv、ngx_argc、ngx_argv 中   */
 326     if (ngx_save_argv(&init_cycle, argc, argv) != NGX_OK) {
 327         return 1;
 328     }
 329 
 330     /* 初始化 ngx_cycle 的 prefix,conf_prefie,conf_file,ngx_argv 中 */
 331     if (ngx_process_options(&init_cycle) != NGX_OK) {
 332         return 1;
 333     }
 334 
 335     /* 初始化系统相关变量，如页面内存大小 ngx_pagesize,ngx_cacheline_size,最大连接数 ngx_max_sockets */
 336 　　if (ngx_os_init(log) != NGX_OK) {  /* 日志参数是为了记录 */
 337         return 1;
 338     }

　　7. init_cycle 是一个很重要的变量，他的结构体是 ngc_cycle_t. nginx 的所有操作都是围绕这个变量进行的。下面我们来看看对他的操作，第 311 行，对 init_cycle的 内存进行清零

　　8. 将全局变量 ngx_cycle 绑定到 init_cycle。320 行设置 init_cycle 的内存池大小为 1024B，调用 ngx_create_pool() 函数进行创建。nginx 的内存池是 nginx 作者自行设计的方便内存操作的结构体，网上有大牛分析的很透彻（http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/6586946），我这里不在讲解。你只要大致的知道，这是 nginx 是向内存申请一块较大的内存，以后的内存申请操作都不再向内存直接申请，而是在该分配的内存中直接获取进行了(除非该大块内存也被分配完).如果创建内存池失败则终止程序。

　　9. 326 行的 ngx_save_argv()[core/nginx.c] 很简单，就是将 argv 中保存的参数保存到全局变量 ngx_argv 中。两个参数分别是 init_cycle, argv。argv 是要被保存的，而在函数中的操作要用到 init_cycle 中的日志变量

　　10.  331 行中的函数所做的事情就是设置 init_cycle 结构体中的 conf_file、conf_param、conf_prefix、prefix 的值。ngx_cycle_t 结构体的定义已经有大牛分析的很详细，这里不再赘述！详见:http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/7247080

　　11. 336 行的 ngx_os_init 函数设置一些与操作系统有关的变量比如 ngx_pagesize(页面大小)、ngx_cacheline_size(缓存行的大小)、ngx_max_sockets(最大连接数)

继续贴 main 函数代码

/*
 342      * ngx_crc32_table_init() requires ngx_cacheline_size set in ngx_os_init()
 343      */
 344     /* 初始化 CRC 表---后续的 CRC 校验通过查表进行，效率高 */
 345     if (ngx_crc32_table_init() != NGX_OK) {
 346         return 1;
 347     }
 348 
 349      /* 调用 ngx_add_inherited_sockets 继承 sockets; --- 将环境变量中的监听端口保存到 init_cycle->listening 数组中去 */
 350     if (ngx_add_inherited_sockets(&init_cycle) != NGX_OK) {
 351         return 1;
 352     }
 353 
 354     /* 处理每个模块的 index 变量 ，并计算 ngx_max_moudle */
 355     ngx_max_module = 0;
 356     for (i = 0; ngx_modules[i]; i++) {
 357         ngx_modules[i]->index = ngx_max_module++;
 358     }
 359 
 360     /* 初始化 init_cycle 结构 --- 很重要的一个结构体变量，许多东西都保存在这个结构体中*/
 361     /* ngx_init_cycle() 在 ngx_cycle.h/c 文件中 */
 362     cycle = ngx_init_cycle(&init_cycle);
 363     if (cycle == NULL) {
 364         if (ngx_test_config) {
 365             ngx_log_stderr(0, "configuration file %s test failed",
 366                            init_cycle.conf_file.data);
 367         }
 368 
 369         return 1;
 370     }
 371     /* 是否开启测试配置文件，开启则测试配置文件 */
 372     if (ngx_test_config) {
 373         if (!ngx_quiet_mode) {
 374             ngx_log_stderr(0, "configuration file %s test is successful",
 375                            cycle->conf_file.data);
 376         }
 377 
 378         return 0;
 379     }
 380     /* 若有信号，处理收到的信号 */
 381     if (ngx_signal) {
 382         return ngx_signal_process(cycle, ngx_signal);
 383     }
 384 
 385     ngx_os_status(cycle->log);
 386 
 387     ngx_cycle = cycle;
 388 
 389     /* 读取 ngx_core_moudle 的配置文件，值得关注 */
 390     ccf = (ngx_core_conf_t *) ngx_get_conf(cycle->conf_ctx, ngx_core_module);
 391 
 392     /* 有 master 线程并且 ngx_process 是单*/
 393     if (ccf->master && ngx_process == NGX_PROCESS_SINGLE) {
 394         ngx_process = NGX_PROCESS_MASTER;
 395     }
 396 
 397 #if !(NGX_WIN32)
 398     /* 初始化信号 */
 399     if (ngx_init_signals(cycle->log) != NGX_OK) {
 400         return 1;
 401     }
 402     /* 若无继承 sockets，且设置了守护进程标识，则调用 ngx_daemon() 创建守护进程 */
 403      if (!ngx_inherited && ccf->daemon) {
 404         /*       
 405         if (ngx_daemon(cycle->log) != NGX_OK) { 
 406             return 1;
 407         }
 408         */
 409         ngx_daemonized = 1;
 410     }

　　12. 344 行中的 ngx_crc32_table_init() 函数是初始化 CRC 标，后续的 CRC 校验直接通过查表进行，效率高！

　　13. 350 行中的 ngx_add_inherited_sockets()函数在 http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/7277607 中有分析！很详细，这里不再赘述！

　　14. 355-357 行是为了设置每个模块结构体变量中的 index 变量，同时统计模块的个数

　　15. 362 行调用 ngx_init_cycle() 根据 init_cycle 初始化 cycle 变量，具体分析见博客:http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/7247080 ！很详细，也很重要，一定要认真看，搞懂，配置文件的解析并保存到全局变量都在此函数中进行，不再赘述！如果初始化失败，并且设置了 ngx_test_cnfig 为 1，则输出错误信息到标准错误，main 函数返回！

　　16. 381 行等待信号的来临，如果 master 进程(执行 main 函数的进程) 收到信号，那么该进程要作出相应的处理，由 ngx_singal_process()[core/ngx_cycle.c]函数执行！

　　17. 390 行获取 ngx_core_module 模块的配置信息，393-395 行：如果配置中 master 变量 > 1 并且 ngx_process 是 NGX_PROCESS_SINGLE 模式那么就将 ngx_process 设置成 NGX_PROCESS_MASTER 

　　18. 399 行中的 ngx_init_signals() 函数初始化信号在博客 http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/7308100 分析的很详细，这里不再赘述！

　　19. 403-410 根据配置中的 daemon 变量和 是否 继承 sockets(ngx_inherited,会在 ngx_add_inherited_sockets() 函数中设置) 来设置 master 进程(执行 main 函数的进程)是否为守护进程！我这里为了方便调试，将设置成守护进程打代码注释了。

继续贴 main() 函数代码

 440     /* 进入主循环 */
 441     /* ngx_single_process() 和 ngx_master_process_cycle() 定义在 OS/ngx_process_cycle.h/c 文件中*/
 442     if (ngx_process == NGX_PROCESS_SINGLE) {
 443         ngx_single_process_cycle(cycle);   /* 若为 NGX_PROCESS_SINGLE = 1 模式，则调用 ngx_single_process_cycle() 进入主循环*/
 444 
 445     } else {
 446         ngx_master_process_cycle(cycle);   /* 否则为 master-worker 模式，调用 ngx_master_process_cycle() 进入主循环*/
 447     }
 448 
 449     return 0;
 450 }

　　20.根据 ngx_process 使进程调用不同的处理函数进入主循环！

至此，main() 函数分析完毕，下一节我们将分析进入 ngx_master_process_cycle() 函数的代码！