在这一篇文章里,我将介绍nginx关于location的处理,大家都知道Nginx配置文件里面会有很多的location,nginx的配置指令的作用域可以分为 main,server,location这3个种,实际上这3者不是依次包含的关系,而是相互独立的关系,比如一个只具有main级别作用域的指令,是不能写在某个server或者location内的,模块的某个指令可以同时具有main,server,location这3种作用域,另外每个模块有 main,srv,loc这3个级别的配置,一个模块的main级别的配置对所有的server和location都是共享的,srv级别的配置对所有 location都是共享的,location只有自己独立的loc级别的配置,这就是为什么一个模块的srv和loc级别的配置需要merge,而 main级别的配置不需要merge的原因。这里看起来有点绕,区分一下main,server,location分别作为一种作用域级别和一个主体,类似于形容词和名字的区别,nginx的配置关系还是不难理解的。
一般来说一个请求url过来,nginx会将它解析到某一个location来处理。这个解析的过程实际上根据location的配置基本可以分为字符串匹配和正则表达式匹配这2种。对于location的组织方式,最简单的就是直接将它们保存为一个链表,解析url的时候一个一个遍历即可找到相应location,但是这样效率太低,对像nginx这种高性能的服务器来说是完全不可取的,nginx将字符串匹配的location组织成了一个三叉的字符串排序树,而且建立的时候也考虑了树的平衡性。文章后面我讲详细介绍源码的实现。
首先我来大概的介绍一下location的种类和匹配规则,以nginx wiki(http://wiki.nginx.org/HttpCoreModule#location)的例子做说明:
可以看到上面的例子中有5种不同类型的location,其中第4个带 “~” 号前缀的为需要正则匹配的location,nginx在进行url解析时对这5种不同类型的location具有不同的优先级规则,大致的规则如下:
1,字符串精确匹配到一个带 “=” 号前缀的location,则停止,且使用这个location的配置;
2,字符串匹配剩下的非正则和非特殊location,如果匹配到某个带 “^~” 前缀的location,则停止;
3,正则匹配,匹配顺序为location在配置文件中出现的顺序。如果匹配到某个正则location,则停止,并使用这个location的配置;否则,使用步骤2中得到的具有最大字符串匹配的location配置。
例如,对下面的请求有:
1, / -> 精确匹配到第1个location,匹配停止,使用configuration A
2,/some/other/url -> 首先前缀部分字符串匹配到了第2个location,然后进行正则匹配,显然没有匹配上,则使用第2个location的配置configurationB
3,/images /1.jpg -> 首先前缀部分字符串匹配到了第2个location,但是接着对第3个location也前缀匹配上了,而且这时已经是配置文件里面对这个url的最大字符串匹配了,并且location带有 “^~” 前缀,则不再进行正则匹配,最终使用configuration C
4,/some/other/path/to/1.jpg -> 首先前缀部分同样字符串匹配到了第2个location,然后进行正则匹配,这时正则匹配成功,则使用congifuration Dnginx的url匹配规则实际上有点不妥,大部分情况下一个url必须先进行字符串匹配,然后再做正则匹配,但是实际上如果先做正则匹配,没有匹配上再 做字符串匹配,在很多情况下可以节省掉做字符串匹配的时间。不管怎样,先来看一下nginx源码里面的实现,在介绍匹配location过程之前,先来介 绍一下nginx里面对location的组织方式,实际上在配置解析阶段,nginx将字符串匹配的location和正则匹配的location分别 存储在http core模块的loc配置ngx_http_core_loc_conf_t结构的下面2个字段:
从这2个字段的类型可以看出,字符串匹配的location被组织成了一个location tree,而正则匹配的location只是一个数组,
经过配置的读取之后,所有server都被保存在http core模块的main配置中的servers数组中,而每个server里面的location都被按配置中出现的顺序保存在http core模块的loc配置的locations队列中,上面的代码中先对每个server的location进行排序和分类处理,这一步发生在 ngx_http_init_location()函数中:
上面的步骤将正则匹配的location保存好了,location tree的建立在ngx_http_init_static_location_trees中进行:
经过ngx_http_init_location()函数处理之后,locations队列已经是排好序的了,建立三叉树的过程的主要工作都在ngx_http_create_locations_list()和ngx_http_create_locations_tree()中完成,这2个 函数都是递归函数,第1个函数递归locations队列中的每个节点,得到以当前节点的名字为前缀的location,并保存在当前节点的list字段 下,例如,对下列location:
排序的结果为/abc /efg /efgaa =/xyz /xyz /xyza /xyzab /xyzb,去重后结果为 /abc /efg /efgaa /xyz /xyza /xyzab/xyzb,ngx_http_create_locations_list()执行后的结果为:
最后,来看下ngx_http_create_locations_tree函数:
location tree结构用到的是left,right,tree 这3个字段, location tree实际上是一个三叉的字符串排序树,而且这里如果某个节点只考虑左,右子树,它是一颗平衡树,它的建立过程有点类似于一颗平衡排序二叉树的建立过程,先排序再用二分查找找到的节点顺序插入,ngx_http_location_tree_node_s的tree节点也是一颗平衡排序树,它是用该节点由ngx_http_create_locations_list()得到的list建立的,也就是该节点的名字是它的tree子树里面的所有节点名字的前缀,所以tree子树里面的所有节点的名字不用保存公共前缀,而且查找的时候,如果是转向tree节点的话,也是不需要再比较父节点的那段字符串了。
ngx_http_create_locations_tree()函数写的很清晰,它有一个参数是队列locations,它返回一颗三叉树,根节点为locations的中间节点,其左子树为locations队列的左半部分建立的location tree,右子树为location队列的右半部分建立的tree,tree节点为该根节点的list队列建立的tree。最终建立的location tree如下(为了方便阅读,图中列出了tree节点的完整名字):
PS:关于 location modifier
1. =
这会完全匹配指定的 pattern ,且这里的 pattern 被限制成简单的字符串,也就是说这里不能使用正则表达式。匹配情况:
2. (None)
可以不写 location modifier ,Nginx 仍然能去匹配 pattern 。这种情况下,匹配那些以指定的 patern 开头的 URI,注意这里的 URI 只能是普通字符串,不能使用正则表达式。匹配情况:
3. ~
这个 location modifier 对大小写敏感,且 pattern 须是正则表达式匹配情况:
注意:对于一些对大小写不敏感的系统,比如 Windows ,~ 和 ~* 都是不起作用的,这主要是操作系统的原因。
4. ~*
与 ~ 类似,但这个 location modifier 不区分大小写,pattern 须是正则表达式匹配情况:
5. ^~
匹配情况类似 2. (None) 的情况,以指定匹配模式开头的 URI 被匹配,不同的是,一旦匹配成功,那么 Nginx 就停止去寻找其他的 Location 块进行匹配了(与 Location 匹配顺序有关)6. @
用于定义一个 Location 块,且该块不能被外部 Client 所访问,只能被 Nginx 内部配置指令所访问,比如 try_files or error_page