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Nginx 是一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)的框架，所謂事件主要指的是網(wǎng)絡(luò)事件，Nginx 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接會(huì)對(duì)應(yīng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)事件，一個(gè)讀事件一個(gè)寫事件。在深入了解 Nginx 各種原理及在極端場(chǎng)景下的一些錯(cuò)誤場(chǎng)景處理時(shí)，需要首先理解什么是網(wǎng)絡(luò)事件。

網(wǎng)絡(luò)傳輸

接下來(lái)看上面這張圖，比如主機(jī) A 就是一臺(tái)家里的筆記本電腦，那么主機(jī) B 就是一臺(tái)服務(wù)器，上面跑著 Nginx 服務(wù)。從主機(jī) A 發(fā)送一個(gè) HTTP 的 GET 請(qǐng)求到主機(jī) B，這樣的一個(gè)過(guò)程中主要經(jīng)歷了哪些事件?通過(guò)上圖數(shù)據(jù)流部分可以看出：

應(yīng)用層里發(fā)送了一個(gè) GET 請(qǐng)求 -> 到了傳輸層，這一步主要在做一件事，就是瀏覽器打開了一個(gè)端口，在 windows 的任務(wù)管理器中可以看到這一點(diǎn)，他會(huì)把這個(gè)端口記下來(lái)以及把 Nginx 打開的端口比如 80 或者 443 也記到傳輸層 -> 然后在網(wǎng)絡(luò)層會(huì)記下我們主機(jī)所在的 IP 和目標(biāo)主機(jī)，也就是 Nginx 所在服務(wù)器公網(wǎng) IP -> 到鏈路層以后 -> 經(jīng)過(guò)以太網(wǎng) -> 到達(dá)家里的路由器(網(wǎng)絡(luò)層)，家中的路由器會(huì)記錄下所在運(yùn)營(yíng)商的一些下一段的 IP -> 通過(guò)廣域網(wǎng) -> 跳轉(zhuǎn)到主機(jī) B 所在的機(jī)器中 -> 報(bào)文會(huì)經(jīng)過(guò)鏈路層 -> 網(wǎng)絡(luò)層 -> 到傳輸層，在傳輸層操作系統(tǒng)就知道是給那個(gè)打開了 80 或者 443 的進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程自然就是 Nginx -> 那么 Nginx 在他的 HTTP 狀態(tài)處理機(jī)里面(應(yīng)用層)就會(huì)處理這個(gè)請(qǐng)求。

在上述過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)報(bào)文扮演了一個(gè)怎樣的角色呢?

TCP流與報(bào)文

數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)在數(shù)據(jù)的前面 Header 部分和 Footer 部分添加上源 MAC 地址和源目的地址 -> 到了網(wǎng)絡(luò)層則是 Nginx 的公網(wǎng)地址(目的 IP 地址)和瀏覽器的公網(wǎng)地址(源 IP 地址)-> 到了 TCP 層(傳輸層)，指定了 Nginx 打開的端口(目的端口)和瀏覽器打開的端口(源端口)-> 然后應(yīng)用層就是 HTTP 協(xié)議了。

這就是一個(gè)報(bào)文，也就是說(shuō)我們發(fā)送的 HTTP 協(xié)議會(huì)被切割成很多小的報(bào)文，在網(wǎng)絡(luò)層會(huì)切割叫 MTU，以太網(wǎng)的每個(gè) MTU 是 1500 字節(jié);在 TCP 層(傳輸層)呢會(huì)考慮中間每個(gè)環(huán)節(jié)中最大的一個(gè) MTU 值，這個(gè)時(shí)候往往每個(gè)報(bào)文只有幾百字節(jié)，這個(gè)報(bào)文大小我們稱為叫 MSS ，所以每收到一個(gè) MSS 小于這么大小的一個(gè)報(bào)文時(shí)其實(shí)就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)事件。

這個(gè)時(shí)候，我們來(lái)看下 TCP 協(xié)議中許多事件是怎樣和我們?nèi)粘Ｕ{(diào)用的一些接口(比如Accept、Read、Write、Close)是怎樣關(guān)聯(lián)在一起的?

TCP 協(xié)議與非阻塞接口

請(qǐng)求建立 TCP 連接事件實(shí)際上是發(fā)送了一個(gè) TCP 報(bào)文，通過(guò)上面第二部分講解的那樣的一個(gè)流程到達(dá)了 Nginx，對(duì)應(yīng)的是讀事件。因?yàn)閷?duì)于 Nginx 來(lái)說(shuō)，我讀取到了一個(gè)報(bào)文，所以就是 Accept 建立鏈接事件。

如果是 TCP 連接可讀事件，就是發(fā)送了一個(gè)消息，對(duì)于 Nginx 也是一個(gè)讀事件，就是 Read 讀消息。

如果是對(duì)端(也就是瀏覽器)主動(dòng)地關(guān)掉了，相當(dāng)于 windows 操作系統(tǒng)會(huì)去發(fā)送一個(gè)要求關(guān)閉鏈接的一個(gè)事件，對(duì)于 Nginx 來(lái)說(shuō)還是一個(gè)讀事件，因?yàn)樗皇侨プx取一個(gè)報(bào)文。

那什么是寫事件呢?當(dāng)我們的瀏覽器需要向?yàn)g覽器發(fā)送響應(yīng)的時(shí)候，需要把消息寫到操作系統(tǒng)中，要求操作系統(tǒng)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，這就是一個(gè)寫事件。

像這樣的一些網(wǎng)絡(luò)讀寫事件，通常在 Nginx 中或者任何一個(gè)異步事件的處理框架中，他會(huì)有個(gè)東西叫事件收集、分發(fā)器。會(huì)定義每類事件處理的消費(fèi)者，也就是說(shuō)事件是一個(gè)生產(chǎn)者，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)的生產(chǎn)到我們的 Nginx 中的，我們要對(duì)每種事件建立一個(gè)消費(fèi)者。比如連接建立事件消費(fèi)者，就是對(duì) Accept 調(diào)用，HTTP 模塊就會(huì)去建立一個(gè)新的連接。還有很多讀消息或者寫消息，在 HTTP 狀態(tài)機(jī)中不同的時(shí)間段會(huì)調(diào)用不同的方法也就是每個(gè)消費(fèi)者處理。

以上就是一個(gè)事件分發(fā)、消費(fèi)器，包括 AIO 像異步讀寫磁盤事件，還有定時(shí)器事件，比如是否超時(shí)(worker_shutdown_timeout)。

Nginx 網(wǎng)絡(luò)事件實(shí)例

上面介紹了網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的發(fā)送以及對(duì)應(yīng)的 Nginx 中的網(wǎng)絡(luò)事件，比如 Accept 建立一條新連接其實(shí)是收到一條讀事件，接下來(lái)我們通過(guò)抓包來(lái)分析建立三次握手時(shí)時(shí)怎么樣讓 Nginx 收到讀事件，使用的抓包工具是 Wireshark。

首先我們安裝 Wireshark 軟件，并對(duì) Nginx 所在 IP 和端口進(jìn)行抓包，然后訪問(wèn)頁(yè)面，在 TCP 層主要說(shuō)兩件事情：

•瀏覽器首先會(huì)打開這個(gè)頁(yè)面，本地打開了一個(gè) 1875 端口，而 Nginx 啟動(dòng)的是 8080 端口。

•TCP 層主要做的是進(jìn)程與進(jìn)程之間通訊這件事。

IP 層主要解決機(jī)器與機(jī)器之間怎樣互相找到的問(wèn)題。

三次握手也就是 windows 先向 Nginx 發(fā)送了一次 [SYN]，那么相反的 Nginx 所在的服務(wù)器也會(huì)向 windows 發(fā)送一個(gè) [SYN]，這個(gè)時(shí)候 Nginx 是沒(méi)有感知到的，因?yàn)檫@個(gè)連接還是處于半打開的狀態(tài)。直到這臺(tái) windows 服務(wù)器再次發(fā)送 [ACK] 到 Nginx 所在的服務(wù)器之上時(shí)，Nginx 所在的操作系統(tǒng)才會(huì)去通知 Nginx 我們收到了一個(gè)讀事件，這個(gè)讀事件對(duì)應(yīng)是建立一個(gè)新連接，所以此時(shí) Nginx 應(yīng)該調(diào)用 Accept 方法去建立一個(gè)新的連接。

以上我們通過(guò) Wireshark 抓包演示了正常的三次握手是怎么樣引發(fā)一個(gè)讀事件來(lái)使得 Nginx 去處理這樣一個(gè)讀事件來(lái)建立新的連接的。

總結(jié)

這篇文章主要講解了網(wǎng)絡(luò)事件，并通過(guò)抓包來(lái)分析 Nginx 網(wǎng)絡(luò)事件，這對(duì)我們理解 Nginx 異步處理框架是非常有幫助的，包括 OpenResty 也是強(qiáng)依賴于網(wǎng)絡(luò)事件以及事件分發(fā)的。