nginx request body读取流程详解
前面的文章中我们分别讲解了nginx是如何读取请求行和请求头数据的，在读取完请求头之后，nginx并不会直接读取请求体，而是直接进入http模块的11个阶段开始处理请求的数据。在这个过程中，如果当前请求匹配的location配置了proxy_pass，那么就会在NGX_HTTP_CONTENT_PHASE阶段读取客户端发送来的request body数据，以转发给上游服务器。本文主要是对nginx是如何读取客户端的数据进行讲解的。
- request body读取入口
nginx读取数据是通过ngx_http_read_client_request_body()进行的，如下是该方法的源码：
/**
- 接收http请求的包体
*/
ngx_int_t ngx_http_read_client_request_body(ngx_http_request_t *r, ngx_http_client_body_handler_pt post_handler) {
size_t preread;
ssize_t size;
ngx_int_t rc;
ngx_buf_t *b;
ngx_chain_t out;
ngx_http_request_body_t *rb;
ngx_http_core_loc_conf_t *clcf;
r->main->count++;
// 如果当前请求是子请求，或者已经接收过包体，或者需要忽略包体，则直接调用post_handler()方法，然后返回
if (r != r->main || r->request_body || r->discard_body) {
r->request_body_no_buffering = 0;
post_handler(r);
return NGX_OK;}
// 主要是向用户发送100 continue以期待获取更多数据
if (ngx_http_test_expect(r) != NGX_OK) {
rc = NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
goto done;}
// 申请ngx_http_request_body_t的内存
rb = ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_http_request_body_t));
if (rb == NULL) {
rc = NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
goto done;}
rb->rest = -1;
rb->post_handler = post_handler;
r->request_body = rb;
// 如果content-length小于0，并且不是大文件，则直接回调post_handler()，并且返回
if (r->headers_in.content_length_n < 0 && !r->headers_in.chunked) {
r->request_body_no_buffering = 0;
post_handler(r);
return NGX_OK;}
// preread表示缓冲区还有多少数据未处理。这里这么计算的原因在于，r->header_in中关于请求行和header的
// 数据都已经处理了，剩下的部分如果还有数据，必然是请求包体的，也即当前方法需要处理的部分
preread = r->header_in->last - r->header_in->pos;
// 已经读取到了部分数据
if (preread) {
out.buf = r->header_in;
out.next = NULL;
// 将out中的数据尝试写入到临时文件中
rc = ngx_http_request_body_filter(r, &out);
if (rc != NGX_OK) {
goto done;
}
// 对处理的数据长度进行累加
r->request_length += preread - (r->header_in->last - r->header_in->pos);
// 这里是判断r->header_in中是否已经读取到的数据长度大于剩余需要读取的长度
if (!r->headers_in.chunked
&& rb->rest > 0
&& rb->rest <= (off_t) (r->header_in->end - r->header_in->last)) {
b = ngx_calloc_buf(r->pool);
if (b == NULL) {
rc = NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
goto done;
}
b->temporary = 1;
b->start = r->header_in->pos;
b->pos = r->header_in->pos;
b->last = r->header_in->last;
b->end = r->header_in->end;
rb->buf = b;
r->read_event_handler = ngx_http_read_client_request_body_handler;
r->write_event_handler = ngx_http_request_empty_handler;
rc = ngx_http_do_read_client_request_body(r);
goto done;
}} else {
if (ngx_http_request_body_filter(r, NULL) != NGX_OK) {
rc = NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
goto done;
}}
// rb->rest为0说明没有包体数据，或者包体数据已经读取完毕
if (rb->rest == 0) {
r->request_body_no_buffering = 0;
post_handler(r);
return NGX_OK;}
// 这里rb->rest肯定是大于0的，因而如果其小于0，说明读取包体异常了
if (rb->rest < 0) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, r->connection->log, 0, "negative request body rest");
rc = NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
goto done;}
clcf = ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_core_module);
size = clcf->client_body_buffer_size;
size += size >> 2;
// 计算读取数据缓冲区的大小
if (!r->headers_in.chunked && rb->rest < size) {
size = (ssize_t) rb->rest;
if (r->request_body_in_single_buf) {
size += preread;
}} else {
size = clcf->client_body_buffer_size;}
// 创建读取数据的缓冲区
rb->buf = ngx_create_temp_buf(r->pool, size);
if (rb->buf == NULL) {
rc = NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
goto done;}
r->read_event_handler = ngx_http_read_client_request_body_handler;
r->write_event_handler = ngx_http_request_empty_handler;
rc = ngx_http_do_read_client_request_body(r);
done:
if (r->request_body_no_buffering && (rc == NGX_OK || rc == NGX_AGAIN)) {
if (rc == NGX_OK) {
r->request_body_no_buffering = 0;
} else {
r->reading_body = 1;
}
r->read_event_handler = ngx_http_block_reading;
post_handler(r);}
if (rc >= NGX_HTTP_SPECIAL_RESPONSE) {
r->main->count--;}
return rc;
}
上述读取request body的流程主要分为如下几个步骤：
判断当前请求如果是子请求，或者已经调用当前方法读取过body，或者被设置为需要忽略body，则直接返回；
申请ngx_http_request_body_t结构体的内存，这个结构体的作用是存储当前读取到的body数据的；
判断当前请求的Content-Length是否为0，是则不进行body的读取；
判断当前请求的读取缓冲区中是否已经读取了一部分的body数据，如果已经读取了，则调用ngx_http_request_body_filter()方法将已经读取到的数据存储到临时文件中，否则只是调用ngx_http_request_body_filter()方法计算当前还剩余多少数据未读取，计算的到的值存储在rb->rest中。这里可能存在部分已经读取的数据的原因在于，前面在读取请求行和header数据的时候可能已经多读取了一部分数据，而这部分数据就是body数据；
判断当前剩余需要读取的数据长度为0，则直接返回；
申请存储body数据的缓冲区；
将当前请求的read_event_handler设置为ngx_http_read_client_request_body_handler()方法，而write_event_handler设置为ngx_http_request_empty_handler()方法。在ngx_http_read_client_request_body_handler()内部，其会调用ngx_http_do_read_client_request_body()方法以执行真正的请求体读取过程。这里的ngx_http_request_empty_handler()方法是一个空方法，由于当前正处于读取数据阶段，因而意外触发的写事件不需要处理；
调用ngx_http_do_read_client_request_body()以执行真正的body读取过程。
这里需要说明的是，第七步中将read_event_handler设置为ngx_http_read_client_request_body_handler()，这个read_event_handler()方法的调用方式在前面讲解nginx如何驱动http模块的11个阶段的文章中已经进行了介绍。简而言之，进入http模块的11个阶段的流程之后，如果触发了读事件，那么就会调用read_event_handler()方法，这里设置了之后，每次触发了读事件就会调用ngx_http_read_client_request_body_handler()方法，从而触发body数据的继续读取流程。
上面的流程中，最主要的两个方法是ngx_http_request_body_filter()和ngx_http_do_read_client_request_body()方法，第一个方法在缓冲区数据满了的时候会将数据写入到缓冲区中，第二个方法则用于读取客户端的body数据。
- 存储缓冲区数据至临时文件
存储缓冲区数据到临时文件的方法为ngx_http_request_body_filter()方法，如下是该方法的源码：
static ngx_int_t ngx_http_request_body_filter(ngx_http_request_t r, ngx_chain_t in) {
if (r->headers_in.chunked) {
return ngx_http_request_body_chunked_filter(r, in);} else {
// 我们这里主要讲解小块body的处理方式
return ngx_http_request_body_length_filter(r, in);}
}
/**
- 这里主要是将in中的数据写入到临时文件中
*/
static ngx_int_t ngx_http_request_body_length_filter(ngx_http_request_t r, ngx_chain_t in) {
size_t size;
ngx_int_t rc;
ngx_buf_t *b;
ngx_chain_t cl, tl, out, *ll;
ngx_http_request_body_t *rb;
rb = r->request_body;
// rest为-1表示还未读取过任何包体数据，因而将rest设置为content_length_n的值
if (rb->rest == -1) {
rb->rest = r->headers_in.content_length_n;}
out = NULL;
ll = &out;
for (cl = in; cl; cl = cl->next) {
if (rb->rest == 0) {
break;
}
tl = ngx_chain_get_free_buf(r->pool, &rb->free);
if (tl == NULL) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
b = tl->buf;
ngx_memzero(b, sizeof(ngx_buf_t));
b->temporary = 1;
b->tag = (ngx_buf_tag_t) &ngx_http_read_client_request_body;
b->start = cl->buf->pos;
b->pos = cl->buf->pos;
b->last = cl->buf->last;
b->end = cl->buf->end;
b->flush = r->request_body_no_buffering;
size = cl->buf->last - cl->buf->pos;
if ((off_t) size < rb->rest) {
cl->buf->pos = cl->buf->last;
rb->rest -= size;
} else {
cl->buf->pos += (size_t) rb->rest;
rb->rest = 0;
b->last = cl->buf->pos;
b->last_buf = 1;
}
*ll = tl;
ll = &tl->next;}
// 这里的ngx_http_top_request_body_filter指向的是ngx_http_request_body_save_filter方法，
// 这里主要是检查现有的缓冲区是否写满了，如果满了，则将缓冲区的数据写入到临时文件中
rc = ngx_http_top_request_body_filter(r, out);
// 释放busy中ngx_buf_t链表占用的缓冲区，不过不会释放其tag为ngx_http_read_client_request_body的
// 缓冲区，而会将这些缓冲区添加到free链表的头部
ngx_chain_update_chains(r->pool, &rb->free, &rb->busy, &out,
(ngx_buf_tag_t) &ngx_http_read_client_request_body);return rc;
}
上述方法主要完成了如下几部分工作：
遍历out链表，依次将其存储的数据长度从rb->rest中扣除；
调用ngx_http_top_request_body_filter()判断如果缓冲区中没有剩余空间，则将数据存储到临时文件中；
调用ngx_chain_update_chains()方法将rb->busy中需要释放的空间释放到rb->free中；
这里我们主要看看ngx_http_top_request_body_filter()方法是如何存储数据到临时文件的，这个方法实际上指向的是ngx_http_request_body_save_filter()方法，如下是该方法的源码：
/**
- 这里主要是判断是否还有剩余的可用空间，如果没有可用空间，则会将现有的数据写入到包体中
*/
ngx_int_t ngx_http_request_body_save_filter(ngx_http_request_t r, ngx_chain_t in) {
ngx_buf_t *b;
ngx_chain_t *cl;
ngx_http_request_body_t *rb;
rb = r->request_body;
// 将in的数据拼接到rb->bufs的末尾
if (ngx_chain_add_copy(r->pool, &rb->bufs, in) != NGX_OK) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;}
if (r->request_body_no_buffering) {
return NGX_OK;}
if (rb->rest > 0) {
// 这里rest大于0，说明还有数据未接收，但是这里的buf->last等于buf->end，说明缓冲区中没有剩余可用于
// 存储数据的空间了，因而这里调用ngx_http_write_request_body()方法将已经接收到的包体写入到临时
// 文件中
if (rb->buf && rb->buf->last == rb->buf->end
&& ngx_http_write_request_body(r) != NGX_OK) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
return NGX_OK;}
// 走到这里，说明客户端的包体数据已经接收完毕了
if (rb->temp_file || r->request_body_in_file_only) {
if (ngx_http_write_request_body(r) != NGX_OK) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
if (rb->temp_file->file.offset != 0) {
cl = ngx_chain_get_free_buf(r->pool, &rb->free);
if (cl == NULL) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
b = cl->buf;
ngx_memzero(b, sizeof(ngx_buf_t));
// 标记数据已经写入到文件中了
b->in_file = 1;
b->file_last = rb->temp_file->file.offset;
b->file = &rb->temp_file->file;
rb->bufs = cl;
}}
return NGX_OK;
}
在ngx_http_request_body_save_filter()方法中，其首先会将in中的数据拷贝到rb->bufs缓冲区中。然后会判断当前缓冲区是否还有剩余空间，如果没有，则调用ngx_http_write_request_body()方法将数据写入到临时文件中，并且更新表征当前request body的rb结构体中与文件相关的属性。关于ngx_http_write_request_body()是如何将数据写入到临时文件的，其逻辑比较简单，这里不再赘述。
- 读取request body数据
前面我们讲到，nginx读取request body是通过ngx_http_do_read_client_request_body()方法进行的，如下是该方法的源码：
static ngx_int_t ngx_http_do_read_client_request_body(ngx_http_request_t *r) {
off_t rest;
size_t size;
ssize_t n;
ngx_int_t rc;
ngx_chain_t out;
ngx_connection_t *c;
ngx_http_request_body_t *rb;
ngx_http_core_loc_conf_t *clcf;
c = r->connection;
rb = r->request_body;
for (;;) {
for (;;) {
// 判断rb->buf中是否还有可用的空间
if (rb->buf->last == rb->buf->end) {
if (rb->buf->pos != rb->buf->last) {
out.buf = rb->buf;
out.next = NULL;
// 将数据写入到临时文件中
rc = ngx_http_request_body_filter(r, &out);
if (rc != NGX_OK) {
return rc;
}
} else {
rc = ngx_http_request_body_filter(r, NULL);
if (rc != NGX_OK) {
return rc;
}
}
if (rb->busy != NULL) {
if (r->request_body_no_buffering) {
if (c->read->timer_set) {
ngx_del_timer(c->read);
}
if (ngx_handle_read_event(c->read, 0) != NGX_OK) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
return NGX_AGAIN;
}
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
// 更新rb->buf的指针数据
rb->buf->pos = rb->buf->start;
rb->buf->last = rb->buf->start;
}
// size表示rb->buf中剩余的可用空间
size = rb->buf->end - rb->buf->last;
// 计算新的未读取的数据长度
rest = rb->rest - (rb->buf->last - rb->buf->pos);
if ((off_t) size > rest) {
size = (size_t) rest;
}
// 从连接的句柄中读取size大小的数据到rb->buf->last位置
n = c->recv(c, rb->buf->last, size);
// NGX_AGAIN表示还未读取完
if (n == NGX_AGAIN) {
break;
}
// n等于0表示客户端关闭了连接
if (n == 0) {
ngx_log_error(NGX_LOG_INFO, c->log, 0, "client prematurely closed connection");
}
// 如果读取异常，则返回BAD_REQUEST
if (n == 0 || n == NGX_ERROR) {
c->error = 1;
return NGX_HTTP_BAD_REQUEST;
}
rb->buf->last += n;
r->request_length += n;
// n等于rest表示剩余的数据都读取完了，此时将数据写入到临时文件中
if (n == rest) {
out.buf = rb->buf;
out.next = NULL;
rc = ngx_http_request_body_filter(r, &out);
if (rc != NGX_OK) {
return rc;
}
}
// 如果rb->rest为0，则退出当前内层循环
if (rb->rest == 0) {
break;
}
// 如果当前rb->buf中还有可用空间，则退出当前内层循环
if (rb->buf->last < rb->buf->end) {
break;
}
}
// 如果没有需要读取的数据，则跳出外层循环
if (rb->rest == 0) {
break;
}
// 如果连接句柄上没有可以读取的数据，则继续将读取事件添加到事件调度器中，并且监听连接句柄上的读取事件
if (!c->read->ready) {
if (r->request_body_no_buffering && rb->buf->pos != rb->buf->last) {
/* pass buffer to request body filter chain */
out.buf = rb->buf;
out.next = NULL;
rc = ngx_http_request_body_filter(r, &out);
if (rc != NGX_OK) {
return rc;
}
}
clcf = ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_core_module);
ngx_add_timer(c->read, clcf->client_body_timeout);
if (ngx_handle_read_event(c->read, 0) != NGX_OK) {
return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
return NGX_AGAIN;
}}
// 走到这里，说明数据读取完毕了，因而这里会删除读取事件，并且将读取事件的处理方法设置为一个空方法
if (c->read->timer_set) {
ngx_del_timer(c->read);}
if (!r->request_body_no_buffering) {
r->read_event_handler = ngx_http_block_reading;
rb->post_handler(r);}
return NGX_OK;
}
这里ngx_http_do_read_client_request_body()方法使用了一个双重无限for循环，对于内层循环，其主要分为四部分的工作：
检查当前读取缓冲区是否有剩余的空间，如果没有，则还是调用ngx_http_request_body_filter()方法将数据写入到临时文件中；
计算下一次应该读取的数据长度；
调用c->recv()方法读取当前请求句柄上的数据，返回值如果大于0，则表示此次读取到的数据大小，如果等于0，则表示客户端断开了连接，如果为NGX_AGAIN，则表示需要再次长度读取，如果为NGX_ERROR，则表示读取异常了；
根据上一步调用的返回值以判断应该作何处理，对于NGX_AGAIN，直接跳出当前循环，对于0和NGX_ERROR，直接给客户端返回400响应码，对于大于0的情况，则更新当前缓冲区的相关属性，并且调用ngx_http_request_body_filter()尝试将满了的数据存储到临时文件中。
本质上来讲，内层循环如果读取到了数据，并且还有数据需要读取，那么其是不会跳出循环的，并且循环会一直尝试读取数据，这样做的优点在于，客户端传送的body数据一般都比较大，读取事件可能会经常触发，通过循环读取可以尽快的读取到连接句柄上接收到的数据。对于内层循环返回NGX_AGAIN时，表示此次读取的数据长度为0，此时可能句柄比较空闲，因而此时会break到外层循环（当然，还有其他的情况也都可以break到外层循环）。外层循环中，只要当前剩余需要读取的数据不为0，并且连接事件不是ready状态，则会将当前事件再次添加到事件框架中，以等待下次驱动读事件读取剩余的数据。
- 小结
本文首先对nginx读取request body数据的入口进行了讲解，然后讲解了读取的整体流程，接着着重讲解了读取过程中临时文件的存储方式，以及读取数据的具体细节。
