摘要:    由于linux内核中的struct list_head已经定义了指向前驱的prev指针和指向后继的next指针，并且提供了相关的链表操作方法，因此为方便复用，本文在它的基础上封装实现了一种使用开链法解决冲突的通用内核Hash表glib_htable，提供了初始化、增加、查找、删除、清空和销毁6种操作，除初始化和销毁外，其它操作都做了同步，适用于中断和进程上下文。...  阅读全文    nginx的域名解析器使用已连接udp（收发前先调用ngx_udp_connect）发送dns查询、接收dns响应，如上篇tcp异步连接所讲，iocp需要先投递udp的接收操作，才能引发接收完成的事件，因此要对域名解析器和udp异步接收作些改进。

发送后投递
    dns查询由ngx_resolver_send_query函数实现，定义在core/ngx_resolver.c中。     当nginx用于代理连接上游服务器前，要先解析域名，首次调用链为：ngx_http_upstream_init_request->ngx_resolver_name->ngx_resolver_name_locked->ngx_resolver_send_query；若5s（单次超时）后还没收到dns响应，则再发送1次查询，调用链为：ngx_resolver_resend_handler->ngx_resolver_resend->ngx_resolver_send_query，如此反复，直到收到响应或30s（默认总超时）后不再发送查询。它调用ngx_send发送dns查询，16行~21行代码为笔者添加，ngx_resolver_read_response函数用于接收并分析dns响应报文，它会调用到下面的ngx_udp_overlapped_wsarecv函数。

异步接收
   由ngx_udp_overlapped_wsarecv函数实现，定义在os/win32/ngx_udp_wsarecv.c中。    先以非阻塞方式接收，若发生WSAWOULDBLOCK错误，则使用MSG_PEEK标志投递一个0字节的重叠接收操作，当dns响应返回时发生完成事件，会再次进入ngx_resolver_read_response而调用到该函数，此时rev->complete为1，rev->ovlp.error为ERROR_MORE_DATA（GetQueuedCompletionStatus返回的错误），由于使用了MSG_PEEK，因此数据还在接收缓冲区中，要忽略ERROR_MORE_DATA而继续接收，这时就能成功了。不管WSARecv返回WSA_IO_PENDING错误还是成功，iocp都会得到完成通知，所以这里当重叠操作投递成功时，返回NGX_AGAIN，便于在回调内统一处理。    iocp是Windows NT操作系统的一种高效IO模型，对应于Linux中的epoll和FreeBSD中的kqueue，nginx对ske(select、kqueue和epoll的首写字母组合)的支持很好，但截止到1.6.2版本，还不支持iocp。由于ske都是反应器模式，即先注册IO事件，当IO事件发生（读写通知）时，在其回调内主动调用API来读或写数据；而iocp是前摄器模式，要先投递IO操作，才能引发IO事件（完成通知）的发生，在其回调内数据已被动由操作系统读或写完成。因此，iocp的特点决定了nginx对它的支持与ske有所不同。通过hg clone http://hg.nginx.org/nginx下载的nginx源代码，虽然实现了iocp事件模块、异步接受连接、部分异步读写，但根本不能正常工作，而且不支持异步连接和SCM服务控制，笔者在参考ske模块的实现基础上，改进支持了如下特性：
      1. 异步接受连接时的负载均衡
      2. 正反向代理的异步连接
      3. 异步聚合读写
      4. 域名解析时的UDP异步接收
      5. 异步文件传输
      6. SCM服务控制
   由于2、4、6均为原创，其它几点的思路皆源于ske模块的实现（只是平台API不同），因此本文先阐述异步连接的实现。为了兼容select事件模块，所有iocp相关的代码使用NGX_HAVE_IOCP宏和（或）NGX_USE_IOCP_EVENT标志包围，其中NGX_HAVE_IOCP宏用于条件编译，在WIN32平台下，定义为1；当选择的事件模块为iocp时，全局变量ngx_event_flags才包含NGX_USE_IOCP_EVENT标志。

异步连接对端
   由ngx_event_connect_peer函数（这里省去了与异步连接无关的代码）实现，定义在event/ngx_event_connect.c中，因为connect不支持异步连接事件的完成通知，所以要使用扩展API ConnectEx。     调用ConnectEx前要先bind本地地址，不然发生WSAEINVAL错误；由于域名解析可能返回IPv6记录，导致创建本地套接字的地址族为AF_INET6，因此bind时需要匹配IPv6地址，不然发生WSAEFAULT错误，导致nginx返回Internal Server Error错误给前端，因此绑定前要调用ngx_iocp_set_localaddr设定正确的本地地址，当且仅当pc->local为空或地址族不匹配时。

本地初始化与设定
   支持IPv6，实现在event/modules/ngx_iocp_module.c。
   地址变量定义如下。
   sin对应IPv4，sin6对应IPv6，作为bind的套接字本地地址。

   sin和sin6在启动iocp事件模块时调用ngx_iocp_init初始化。       不论IP地址或端口，都指定为0，表示由系统自动分配出口IP地址和未占用的端口。

   本地设定由ngx_iocp_set_localaddr实现。

 1ngx_int_t ngx_iocp_set_localaddr(ngx_log_t *log, in_port_t family, ngx_addr_t **local)
 2{
 3    struct sockaddr *sa;
 4    socklen_t len;
 5    
 6    if(AF_INET == family){            
 7        sa = &sin;
 8        len = sizeof(struct sockaddr_in);        
 9    }
10#if (NGX_HAVE_INET6)
11    else if(AF_INET6 == family){
12        sa = &sin6;
13        len = sizeof(struct sockaddr_in6);
14    }
15#endif
16    else{
17        ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, 0, "not supported address family");
18        return NGX_ERROR;        
19    }
20
21    local_addr.sockaddr = sa;
22    local_addr.socklen = len;
23    *local = &local_addr;
24
25    return NGX_OK;
26}

   对于除IPv4和IPv6外的协议族，则记录一个错误日志。必要时也可扩展支持其它的协议族，例如NetBIOS（对应地址族为AF_NETBIOS），但要看ConnectEx是否支持。    ICMP在IP系统间传递差错和管理报文，是任何IP系统必须实现的组成部分。Linux 2.6.34中ICMP模块的实现在linux/icmp.h，net/icmp.h和ipv4/icmp.c中，导出了icmp_err_convert数组和icmp_send函数，供其它网络子系统使用。在其它网络子系统中，当检测到错误时，调用icmp_send产生并发送相应的ICMP差错消息到源主机；当源主机收到ICMP不可达差错消息，传递到原始套接字和传输层，而它们使用icmp_err_convert把对应的消息代码转换成套接字层比较容易理解的错误代码。在内核空间中可发送的ICMP消息包括查询应答和差错报文，下面总结了产生这两类消息的网络子系统（及函数）与错误转换。

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应答消息
   应答消息由ICMP模块的内部函数icmp_reply而非icmp_send发送。根据RFC1122 3.2.2.9规范， 除非一个主机作为地址掩码代理，否则不能发送回复，这对应ICMP的icmp_address实现为空，因此上表没有列出地址掩码应答项（内核符号为ICMP_ADDRESSREPLY）。

差错消息
   差错消息由中间路由器或目的主机产生，当数据报不能成功提交给目的主机时。从上表可见，在IP层的接收、本地处理、转发和输出各过程中，都可能产生差错消息；在传输层如果对应的端口没有打开，那么UDP会产生ICMP端口不可达差错，而TCP则会使用自己的差错处理机制发送一个RST复位包，这也是上表没有列出TCP子系统的原因。对于重定向差错，由ICMP模块的icmp_redirect调用ip_rt_redirect更新路由；其它差错则由icmp_unreach处理。

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错误转换
   第2列为icmp_err_convert数组索引，第4列也就是调用socket API出错时返回的errno，最后1列为icmp_err_convert中的fatal成员取值，0表示非致命错误，1表示致命错误，需要报告给用户进程。错误转换会被RAW的raw_err、TCP的tcp_v4_err和UDP的udp_err用到，对于ICMP_DEST_UNREACH类型的差错，使用上表转换；ICMP_SOURCE_QUENCH类型的忽略不处理；ICMP_PARAMETERPROB类型的转换成EPROTO（协议错误）；ICMP_TIME_EXCEEDED类型的转换成EHOSTUNREACH。
   在这要注意，从ICMP_PORT_UNREACH到ECONNREFUSED的转换，不适用于TCP，原因已在上节说明；而对于UDP的未连接套接字，如果主机在线而端口没打开，调用sendto得不到ECONNREFUSED错误，但recvfrom会阻塞，这是因为虽然内核收到了ICMP差错，但没上报给应用进程。尽管如此，如果想得到ECONNREFUSED错误，那么可以写个ICMP守护进程，应用进程先把它的套接字描述符通过unix域套接口传递到ICMP守护进程，而守护进程使用raw socket来接收ICMP差错，再发给应用进程。

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发送限速
   不论一般差错消息还是重定向差错消息，发送限速针对的都是特定目标主机。
   一般限速
   在使用icmp_send发送差错消息（PMTU消息除外）时，为减少网络拥塞而限制了发送的速率，限速由xrlim_allow函数实现，定义在ipv4/icmp.c中。
   dst为目标路由缓存，timeout为允许发送的超时（单位为jiffies），dst->rate_tokens记录令牌的个数，当令牌个数不小于timeout时，则减少timeout并允许发送一个消息；反之则不能发送，需等到令牌个数累积到大于timeout时才能发送，但是不能无限大，否则就会导致在一个可能很短的timeout内，发送远多于6个的消息，引起ICMP风暴，所以这里限制了令牌的最大值为XRLIM_BURST_FACTOR*timeout即6倍的超时，也就是说在一个timeout内，最多能发送6个差错消息。 
  
   重定向限速
   路由子系统使用ip_rt_send_redirect来发送重定向消息，定义在ipv4/route.c中，该函数内部调用icmp_send实现，在它的限速基础上，使用指数回退算法控制发送速率。
   重定向差错使用ip_rt_redirect_silence（默认为(HZ/50)<<10）、ip_rt_redirect_number（默认为9）和ip_rt_redirect_load（默认为HZ/50）3个量来控制发送的速率；rt->u.dst.rate_last记录上次发送的时间，rt->u.dst.rate_tokens累计发送总数，最大值为ip_rt_redirect_number；当两次发送的时间间隔超过ip_rt_redirect_silence或ip_rt_redirect_load<<rt->u.dst.rate_tokens，并且发送总数不超过ip_rt_redirect_number时，才允许发送一个，这样一来，在ip_rt_redirect_silence间隔内，每次发送的超时呈2的指数增长，达到了变减速发送的效果，直到总数达到ip_rt_redirect_number时停止发送，这是因为源主机可能忽略了重定向消息所以停止发送；当ip_rt_redirect_silence时间过后，又允许发送了，这是因为认为源主机没有更新路由所以又需要发送。      摘要:    接上篇初始化与创建，本篇阐述Socket操作和销毁两部分的实现。 Socket操作    系统调用read(v)、write(v)是用户空间读写socket的一种方法，为了弄清楚它们是怎么通过VFS将请求转发到特定协议的实现，下面以read为例（write同理），并假定文件描述符对应的是IPv4 TCP类型的socket...  阅读全文      摘要: 引言    在Unix的世界里，万物皆文件，通过虚拟文件系统VFS，程序可以用标准的Unix系统调用对不同的文件系统，甚至不同介质上的文件系统进行读写操作。对于网络套接字socket也是如此，除了专属的Berkeley Sockets API，还支持一些标准的文件IO系统调用如read(v)、write(v)和close等。那么为什么socket也支持文件IO系统调...  阅读全文      摘要: 字符集合     依据RFC3986 2规范，HTTP URI中允许出现的US-ASCII字符的子集，可以分成保留、未保留及转义这几类，每类的全部字符列表如下       ● 保留:  : / ? # [ ] @ ! $ & '( ) * + ,; =共18个，一般...  阅读全文      摘要: 脚本概述   nginx是一款著名的开源web服务器，为方便升级与恢复，编写了一个简单的脚本，因为升级备份了可执行文件和配置文件（后缀名为old），所以可用于恢复。当升级时，若nginx正在运行，则不中断服务进行平滑升级，否则直接拷贝覆盖；当恢复时，若nginx正在运行，则不中断服务进行平滑恢复，否则直接拷贝覆盖。是否正在运行根据pid来判断，而pid从pid文件读取...  阅读全文      摘要:    本文描述了一种简单的跨平台锁框架的设计与实现，该框架小巧实用、易于扩展，它的特点如下：      ● 实现了线程间互斥锁      ● 实现优化了单线程环境中的空锁和空级别锁      ● 支持编译时或运行时选择锁   ...  阅读全文    众所周知，TLS是指线程局部存储，FIFO是Unix中的命名管道，可用于无关进程间的通信，而本文描述的TLS FIFO是指这样一种机制：如果一个线程在每次IO操作时，若没有连接，则先连接到FIFO服务端，再将连接关联到这个线程的TLS中，这里的连接即创建并打开唯一的FIFO，之后的读写就在这个FIFO连接上进行；当FIFO连接断开时，在下次IO操作时会自动重连。这样一来，用户程序就只要调用相关的IO操作，而不必管理连接，极大地简化了程序。使用FIFO通信前先要创建FIFO再打开它，其中创建是最重要的操作，结果有3种情况：成功、失败和已存在。

结构定义   fd存储FIFO文件描述符，name存储FIFO文件系统路径名。

  如果成功则返回已发送的字节数，否则返回-1，errno表示出错代码。
   
  ● 接收数据
  ● 关闭FIFO

  建立FIFO连接

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  适用于FIFO客户端，当TLS中没有关联对应的FIFO时，则先调用fifo_tls_get进入建立FIFO连接流程，而后再发数据。