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在深入了解 Nginx 各种原理及在极端场景下的一些错误场景处理时&＃xff0c;需要首先理解什么是网络事件。

Nginx 是一个事件驱动的框架&＃xff0c;所谓事件主要指的是网络事件&＃xff0c;Nginx 每个网络连接会对应两个网络事件&＃xff0c;一个读事件一个写事件。在深入了解 Nginx 各种原理及在极端场景下的一些错误场景处理时&＃xff0c;需要首先理解什么是网络事件。

网络传输

接下来看上面这张图&＃xff0c;比如主机 A 就是一台家里的笔记本电脑&＃xff0c;那么主机 B 就是一台服务器&＃xff0c;上面跑着 Nginx 服务。从主机 A 发送一个 HTTP 的 GET 请求到主机 B&＃xff0c;这样的一个过程中主要经历了哪些事件?通过上图数据流部分可以看出&＃xff1a;

应用层里发送了一个 GET 请求 -> 到了传输层&＃xff0c;这一步主要在做一件事&＃xff0c;就是浏览器打开了一个端口&＃xff0c;在 windows 的任务管理器中可以看到这一点&＃xff0c;他会把这个端口记下来以及把 Nginx 打开的端口比如 80 或者 443 也记到传输层 -> 然后在网络层会记下我们主机所在的 IP 和目标主机&＃xff0c;也就是 Nginx 所在服务器公网 IP -> 到链路层以后 -> 经过以太网 -> 到达家里的路由器(网络层)&＃xff0c;家中的路由器会记录下所在运营商的一些下一段的 IP -> 通过广域网 -> 跳转到主机 B 所在的机器中 -> 报文会经过链路层 -> 网络层 -> 到传输层&＃xff0c;在传输层操作系统就知道是给那个打开了 80 或者 443 的进程&＃xff0c;这个进程自然就是 Nginx -> 那么 Nginx 在他的 HTTP 状态处理机里面(应用层)就会处理这个请求。

在上述过程中网络报文扮演了一个怎样的角色呢?

TCP流与报文 &＃xff08;文末有福利&＃xff09;

数据链路层会在数据的前面 Header 部分和 Footer 部分添加上源 MAC 地址和源目的地址 -> 到了网络层则是 Nginx 的公网地址(目的 IP 地址)和浏览器的公网地址(源 IP 地址)-> 到了 TCP 层(传输层)&＃xff0c;指定了 Nginx 打开的端口(目的端口)和浏览器打开的端口(源端口)-> 然后应用层就是 HTTP 协议了。

这就是一个报文&＃xff0c;也就是说我们发送的 HTTP 协议会被切割成很多小的报文&＃xff0c;在网络层会切割叫 MTU&＃xff0c;以太网的每个 MTU 是 1500 字节;在 TCP 层(传输层)呢 &＃xff0c; 会考虑中间每个环节中最大的一个 MTU 值&＃xff0c;这个时候往往每个报文只有几百字节&＃xff0c;这个报文大小我们称为叫 MSS &＃xff0c;所以每收到一个 MSS 小于这么大小的一个报文时其实就是一个网络事件。

这个时候&＃xff0c;我们来看下 TCP 协议中许多事件是怎样和我们日常调用的一些接口(比如Accept、Read、Write、Close)是怎样关联在一起的?

TCP 协议与非阻塞接口&＃xff08;文末有福利&＃xff09;

请求建立 TCP 连接事件实际上是发送了一个 TCP 报文&＃xff0c;通过上面第二部分讲解的那样的一个流程到达了 Nginx&＃xff0c;对应的是读事件。因为对于 Nginx 来说&＃xff0c;我读取到了一个报文&＃xff0c;所以就是 Accept 建立链接事件。

如果是 TCP 连接可读事件&＃xff0c;就是发送了一个消息&＃xff0c;对于 Nginx 也是一个读事件&＃xff0c;就是 Read 读消息。

如果是对端(也就是浏览器)主动地关掉了&＃xff0c;相当于 windows 操作系统会去发送一个要求关闭链接的一个事件&＃xff0c;对于 Nginx 来说还是一个读事件&＃xff0c;因为他只是去读取一个报文。

那什么是写事件呢?当我们的浏览器需要向浏览器发送响应的时候&＃xff0c;需要把消息写到操作系统中&＃xff0c;要求操作系统发送到网络中&＃xff0c;这就是一个写事件。

像这样的一些网络读写事件&＃xff0c;通常在 Nginx 中或者任何一个异步事件的处理框架中&＃xff0c;他会有个东西叫事件收集、分发器。会定义每类事件处理的消费者&＃xff0c;也就是说事件是一个生产者&＃xff0c;是通过网络中自动的生产到我们的 Nginx 中的&＃xff0c;我们要对每种事件建立一个消费者。比如连接建立事件消费者&＃xff0c;就是对 Accept 调用&＃xff0c;HTTP 模块就会去建立一个新的连接。还有很多读消息或者写消息&＃xff0c;在 HTTP 状态机中不同的时间段会调用不同的方法也就是每个消费者处理。

以上就是一个事件分发、消费器&＃xff0c;包括 AIO 像异步读写磁盘事件&＃xff0c;还有定时器事件&＃xff0c;比如是否超时(worker_shutdown_timeout)。

Nginx 网络事件实例

上面介绍了网络报文的发送以及对应的 Nginx 中的网络事件&＃xff0c;比如 Accept 建立一条新连接其实是收到一条读事件&＃xff0c;接下来我们通过抓包来分析建立三次握手时时怎么样让 Nginx 收到读事件&＃xff0c;使用的抓包工具是 Wireshark。

首先我们安装 Wireshark 软件&＃xff0c;并对 Nginx 所在 IP 和端口进行抓包&＃xff0c;然后访问页面&＃xff0c;在 TCP 层主要说两件事情&＃xff1a;

•浏览器首先会打开这个页面&＃xff0c;本地打开了一个 1875 端口&＃xff0c;而 Nginx 启动的是 8080 端口。

•TCP 层主要做的是进程与进程之间通讯这件事。

IP 层主要解决机器与机器之间怎样互相找到的问题。

三次握手也就是 windows 先向 Nginx 发送了一次 [SYN]&＃xff0c;那么相反的 Nginx 所在的服务器也会向 windows 发送一个 [SYN]&＃xff0c;这个时候 Nginx 是没有感知到的&＃xff0c;因为这个连接还是处于半打开的状态。直到这台 windows 服务器再次发送 [ACK] 到 Nginx 所在的服务器之上时&＃xff0c;Nginx 所在的操作系统才会去通知 Nginx 我们收到了一个读事件&＃xff0c;这个读事件对应是建立一个新连接&＃xff0c;所以此时 Nginx 应该调用 Accept 方法去建立一个新的连接。

以上我们通过 Wireshark 抓包演示了正常的三次握手是怎么样引发一个读事件来使得 Nginx 去处理这样一个读事件来建立新的连接的。

总结

这篇文章主要讲解了网络事件&＃xff0c;并通过抓包来分析 Nginx 网络事件&＃xff0c;这对我们理解 Nginx 异步处理框架是非常有帮助的&＃xff0c;包括 OpenResty 也是强依赖于网络事件以及事件分发的。

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