nginx对静态文件cache的处理机制分析

本文为大家介绍nginx是如何对静态文件进行cache处理的，有兴趣的朋友可以看看。

Nginx中对静态文件进行了Cache，对应的命令就是open_file_cache,open_file_cache_min_uses以及open_file_cache_valid。这次我就来分析下nginx如何对静态文件进行cache的。

注意，open_file_cache的 inactive表示文件多久不被访问就会从cache中删除。

来看Linux下是如何做的，因为这里nginx对于bsd版本有一个不同的做法，这是因为bsd中可以给kqueue监听文件改变的事件。而linux下，nginx并没有使用Inotify，而是每次都会判断文件的st_ino来得到文件是否被修改，不过这样会有个缺点就是如果你是使用open，然后write来修改文件的话，文件其实是相同的，因此st_ino是相同的，此时nginx是无法知道的，因此修改的话，最好使用会先删除再覆盖的命令(比如cp)。

首先，nginx的cache只是cache句柄，因为静态文件的发送，一般来说，nginx都是尽量使用sendfile进行发送的，因此之需要cache句柄就够了。

所有的cache对象包含在两个数据结构里面，整个机制最关键的也是这两个东西，一个是红黑树，一个是一个队列，其中红黑树是为了方便查找(需要根据文件名迅速得到fd),而队列为了方便超时管理（按照读取顺序插入，在头的就是最近存取的文件)，由于所有的句柄的超时时间都是一样的，因此每次只需要判断最后几个元素就够了，因为这个超时不需要那么实时.

假设现在客户端请求是GET test.html HTTP/1.1 ,则nginx是这么处理的，如果test.html在cache中存在，则从cache中取得这个句柄，然后正常返回，如果test.html不存在，则是打开这个文件，然后插入到cache中。不过这里有很多细节都需要处理，比如超时，比如红黑树的插入等等，接下来，我们就对照着代码来看这些都是如何处理的。

主要代码都是包含在ngx_open_cached_file中的。

首先，这里，cache的红黑树的key是一个hash值，是文件名的crc校验码：

复制代码代码如下:

	//计算hash

	    hash = ngx_crc32_long(name->data, name->len);

	//根据名字查找对应的file对象。

	    file = ngx_open_file_lookup(cache, name, hash);

　　首先我们来看如果没有找到cache对象的情况，此时nginx会open 这个文件，然后保存对应的信息到cache中。

复制代码代码如下:

//打开文件，保存文件信息
rc = ngx_open_and_stat_file(name->data, of, pool->log);

    if (rc != NGX_OK && (of->err == 0 || !of->errors)) {
        goto failed;
    }

create:
//max为open_file_cache命令中定义的那个max指令，而current也就是当前cache的文件个数
    if (cache->current >= cache->max) {
//如果大于max，则需要强制expire几个元素
        ngx_expire_old_cached_files(cache, 0, pool->log);
    }
...........................................................
      ngx_cpystrn(file->name, name->data, name->len + 1);
      file->node.key = hash;

//插入到红黑树中。
ngx_rbtree_insert(&cache->rbtree, &file->node);

//更新current
cache->current++;

　　然后就是更新队列的部分，这里可以看到插入是每次都插入到队列的头，之所以插入到头，是为了超时操作更方便。还有一个需要注意的地方就是绑定ngx_pool_cleanup_t的handler，我们知道nginx中可以给pool绑定对应的handler，绑定后，当pool被释放的时候，就会调用这个handler，这里nginx给request pool绑定了一个handler，这里是为了处理超时的，后面我们会分析到。

复制代码代码如下:

	renew:

	//更新创建时间

	    file->created = now;

	found:

	//更新存取时间

	    file->accessed = now;

	//将文件插入到超时队列中。

	    ngx_queue_insert_head(&cache->expire_queue, &file->queue);

	    if (of->err == 0) {

	        if (!of->is_dir) {

	//这里很关键，将cln的handler

	            cln->handler = ngx_open_file_cleanup;

	            ofcln = cln->data;

	            ofcln->cache = cache;

	            ofcln->file = file;

	            ofcln->min_uses = of->min_uses;

	            ofcln->log = pool->log;

	        }

	        return NGX_OK;

	    }

	    return NGX_ERROR;

　　然后就是超时机制是如何实现的。在nginx中并没有通过定时器什么的来实现，而是通过nginx的一个特性，那就是每个request结束的时候，都会清理掉他所分配的pool，而nginx就是给每个有打开文件的request都绑定了对应clean handler，当request pool被释放的时候，就会来根据时间来判断是否已经超时,这里的clean handler就是ngx_open_file_cleanup。

复制代码代码如下:

static void
ngx_open_file_cleanup(void *data)
{
    ngx_open_file_cache_cleanup_t *c = data;
    c->file->count--;
//关闭
    ngx_close_cached_file(c->cache, c->file, c->min_uses, c->log);

/* drop one or two expired open files */

//处理超时
ngx_expire_old_cached_files(c->cache, 1, c->log);
}

　　这里ngx_cached_open_file_s有3个域需要注意，分别是uniq，count以及close。其中uniq也就是文件属性中的st_ino(同一个设备中的每个文件，这个值都是不同的），这个值主要用于判断文件是否被修改(不过这个修改是覆盖这类的，如果你用open打开，然后写入的话，这个值还是一样的).count是文件的引用计数，表示现在文件被几个请求使用中。close表示文件是否需要被关闭(比如。

　　接下来就是nginx的超时处理测略了。
首先来看ngx_close_cached_file，这个函数主要是尝试关闭当前的文件，对这代码我们来看流程。

复制代码代码如下:

//判断是否需要关闭
    if (!file->close) {
//如果不需要，则更新存取时间
        file->accessed = ngx_time();
//然后将文件插入到队列头(先remove然后insert)
        ngx_queue_remove(&file->queue);
        ngx_queue_insert_head(&cache->expire_queue, &file->queue);
//看文件的使用次数是否大于设置的最小次数，或者文件的引用技术是否大于0，如果有一个满足，则直接返回，因为此时不需要close文件.
        if (file->uses >= min_uses || file->count) {
            return;
        }
    }
   ngx_open_file_del_event(file);
    if (file->count) {
        return;
    }
//到达这里说明文件需要被关闭。
    if (file->fd != NGX_INVALID_FILE) {
//关闭文件
        if (ngx_close_file(file->fd) == NGX_FILE_ERROR) {
            ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, log, ngx_errno,
                          ngx_close_file_n " \"%s\" failed", file->name);
        }

file->fd = NGX_INVALID_FILE;
}

if (!file->close) {
return;

　　接下来是ngx_expire_old_cached_files，这个函数比较关键，主要是用来执行超时，或者强制超时cache中的元素(根据参数不同).主要的判断就是now – file->accessed <= cache->inactive，这段，这段主要是看这个文件多久没有被使用，是否超过了我们设置的inactive时间.

复制代码代码如下:

    while (n < 3) {
//如果队列为空，则直接返回
        if (ngx_queue_empty(&cache->expire_queue)) {
            return;
        }
//取出最后一个文件，也就是可能需要被超时的文件(因为尾部是最长时间没有操作的文件)
        q = ngx_queue_last(&cache->expire_queue);

        file = ngx_queue_data(q, ngx_cached_open_file_t, queue);
//n是控制是强制超时，还是按inactive超时，后一个判断是判断是否超时
        if (n++ != 0 && now - file->accessed <= cache->inactive) {
            return;
        }
//如果有超时的，或者需要强制超时，则开始从队列和红黑树中移除
        ngx_queue_remove(q);

ngx_rbtree_delete(&cache->rbtree, &file->node);

cache->current--;

ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_CORE, log, 0,
"expire cached open file: %s", file->name);

        if (!file->err && !file->is_dir) {
//关闭文件
            file->close = 1;
            ngx_close_cached_file(cache, file, 0, log);

        } else {
            ngx_free(file->name);
            ngx_free(file);
        }
    }

　　最后来看，nginx里面如何判断文件被改变的。当需要打开一个文件，然后在cache中发现了文件，此时就需要判断文件是否被改变，这里nginx只能判断删除，然后覆盖的这类，而你如果只是简单的附加，则nginx无法知晓，来看代码，在ngx_open_and_stat_file里面的。判断很简单，就是看uniq是否相等，如果不等则说明文件被改变，此时需要重新打开文件，然后重新加入cache，否则直接返回。

复制代码代码如下:

if (of->fd != NGX_INVALID_FILE) {

        if (ngx_file_info(name, &fi) == NGX_FILE_ERROR) {
            of->failed = ngx_file_info_n;
            goto failed;
        }
//判断文件是否被改变
        if (of->uniq == ngx_file_uniq(&fi)) {
            goto done;
        }

}
//否则重新打开
if (!of->log) {

        /*
         * Use non-blocking open() not to hang on FIFO files, etc.
         * This flag has no effect on a regular files.
         */

fd = ngx_open_file(name, NGX_FILE_RDONLY|NGX_FILE_NONBLOCK,
NGX_FILE_OPEN, 0);

    } else {
        fd = ngx_open_file(name, NGX_FILE_APPEND, NGX_FILE_CREATE_OR_OPEN,
                           NGX_FILE_DEFAULT_ACCESS);
    }

(责任编辑：IT)

搜索

热门标签:

nginx对静态文件cache的处理机制分析