本文我們則主要講解nginx是如何讀取客戶端發(fā)送來的請求頭的數(shù)據(jù)，并且解析這些數(shù)據(jù)的。本質(zhì)上來講，請求行的數(shù)據(jù)和請求頭的數(shù)據(jù)讀取流程是基本一致的，因為其都面臨著如何從間斷的數(shù)據(jù)流中讀取到數(shù)據(jù)，也面臨著如何對數(shù)據(jù)進行處理的問題。

1. 請求頭讀取主流程

在介紹請求頭的讀取流程之前，我們首先展示一個http請求報文的示例：

POST /web/book/read HTTP/1.1
Host: localhost
Connection: keep-alive
Content-Length: 365
Accept: application/json, text/plain, */*

示例中的第一行數(shù)據(jù)就是請求行，而后面的幾行都是請求頭。每一個請求頭都是以name: value的格式組裝的，并且每一個請求頭都占用一行。         在上一篇介紹請求行讀取流程的文章中，我們講到，一旦請求行讀取完成，nginx就會將當(dāng)前讀取事件的回調(diào)函數(shù)修改為ngx_http_process_request_headers()方法，并且直接調(diào)用該方法嘗試讀取請求頭數(shù)據(jù)。這個方法就是讀取請求行數(shù)據(jù)的主流程，如下是該方法的源碼：

/**
 * 解析客戶端發(fā)送來的header數(shù)據(jù)
 */
static void ngx_http_process_request_headers(ngx_event_t *rev) {
 u_char *p;
 size_t len;
 ssize_t n;
 ngx_int_t rc, rv;
 ngx_table_elt_t *h;
 ngx_connection_t *c;
 ngx_http_header_t *hh;
 ngx_http_request_t *r;
 ngx_http_core_srv_conf_t *cscf;
 ngx_http_core_main_conf_t *cmcf;

 c = rev->data;
 r = c->data;

 if (rev->timedout) {
  ngx_log_error(NGX_LOG_INFO, c->log, NGX_ETIMEDOUT, "client timed out");
  c->timedout = 1;
  ngx_http_close_request(r, NGX_HTTP_REQUEST_TIME_OUT);
  return;
 }

 cmcf = ngx_http_get_module_main_conf(r, ngx_http_core_module);
 rc = NGX_AGAIN;

 for (;;) {
  if (rc == NGX_AGAIN) {
   // 如果當(dāng)前header緩沖區(qū)中沒有剩余空間，則申請新的空間
   if (r->header_in->pos == r->header_in->end) {
    // 申請新的空間
    rv = ngx_http_alloc_large_header_buffer(r, 0);
    if (rv == NGX_ERROR) {
     ngx_http_close_request(r, NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR);
     return;
    }

    // 客戶端發(fā)送的header太長，超出了large_client_header_buffers指定的最大大小
    if (rv == NGX_DECLINED) {
     p = r->header_name_start;
     r->lingering_close = 1;
     if (p == NULL) {
      ngx_log_error(NGX_LOG_INFO, c->log, 0, "client sent too large request");
      ngx_http_finalize_request(r, NGX_HTTP_REQUEST_HEADER_TOO_LARGE);
      return;
     }

     len = r->header_in->end - p;
     if (len > NGX_MAX_ERROR_STR - 300) {
      len = NGX_MAX_ERROR_STR - 300;
     }

     ngx_http_finalize_request(r, NGX_HTTP_REQUEST_HEADER_TOO_LARGE);
     return;
    }
   }

   // 嘗試讀取連接上客戶端新發(fā)送來的數(shù)據(jù)
   n = ngx_http_read_request_header(r);
   if (n == NGX_AGAIN || n == NGX_ERROR) {
    return;
   }
  }

  cscf = ngx_http_get_module_srv_conf(r, ngx_http_core_module);
  // 這里主要是對讀取到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換
  rc = ngx_http_parse_header_line(r, r->header_in, cscf->underscores_in_headers);

  // NGX_OK表示成功解析得到了一個header數(shù)據(jù)
  if (rc == NGX_OK) {
   r->request_length += r->header_in->pos - r->header_name_start;
   // 過濾無效的header
   if (r->invalid_header && cscf->ignore_invalid_headers) {
    continue;
   }

   // 創(chuàng)建一個存儲header的結(jié)構(gòu)體
   h = ngx_list_push(&r->headers_in.headers);
   if (h == NULL) {
    ngx_http_close_request(r, NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR);
    return;
   }

   h->hash = r->header_hash;
   // 把header的name作為hash表的key
   h->key.len = r->header_name_end - r->header_name_start;
   h->key.data = r->header_name_start;
   h->key.data[h->key.len] = '\0';

   // 把header的value作為hash表的value
   h->value.len = r->header_end - r->header_start;
   h->value.data = r->header_start;
   h->value.data[h->value.len] = '\0';

   h->lowcase_key = ngx_pnalloc(r->pool, h->key.len);
   if (h->lowcase_key == NULL) {
    ngx_http_close_request(r, NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR);
    return;
   }

   if (h->key.len == r->lowcase_index) {
    ngx_memcpy(h->lowcase_key, r->lowcase_header, h->key.len);
   } else {
    ngx_strlow(h->lowcase_key, h->key.data, h->key.len);
   }

   // headers_in_hash中存儲了所有的header，這里是查找當(dāng)前客戶端傳的header是否為有效的header
   hh = ngx_hash_find(&cmcf->headers_in_hash, h->hash, h->lowcase_key, h->key.len);
   // 這里的handler是在ngx_http_headers_in中為每一個header定義的處理方法，經(jīng)過各個header的
   // handler()方法處理后，客戶端傳來的header就都轉(zhuǎn)換到r->headers_in結(jié)構(gòu)體中的各個屬性中了
   if (hh && hh->handler(r, h, hh->offset) != NGX_OK) {
    return;
   }

   continue;
  }

  // NGX_HTTP_PARSE_HEADER_DONE表示已經(jīng)將所有的header都處理完成了
  if (rc == NGX_HTTP_PARSE_HEADER_DONE) {
   r->request_length += r->header_in->pos - r->header_name_start;
   r->http_state = NGX_HTTP_PROCESS_REQUEST_STATE;
   // 檢查客戶端發(fā)送來的header數(shù)據(jù)的合法性
   rc = ngx_http_process_request_header(r);
   if (rc != NGX_OK) {
    return;
   }

   ngx_http_process_request(r);
   return;
  }

  // NGX_AGAIN表示讀取到的header行數(shù)據(jù)不完全，還需要繼續(xù)讀取
  if (rc == NGX_AGAIN) {
   continue;
  }
  
  ngx_log_error(NGX_LOG_INFO, c->log, 0, "client sent invalid header line");
  ngx_http_finalize_request(r, NGX_HTTP_BAD_REQUEST);
  return;
 }
}

這里請求頭的讀取主要分為如下幾個步驟：

• 首先檢查當(dāng)前讀取事件是否已經(jīng)超時，如果超時了，則直接關(guān)閉當(dāng)前連接；

• 判斷是否r->header_in->pos == r->header_in->end成立，這個主要是檢查當(dāng)前讀取緩沖區(qū)中是否有可以存儲新讀取的數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，如果沒有，則從內(nèi)存池中新申請一塊內(nèi)存空間；

• 調(diào)用ngx_http_read_request_header()方法讀取當(dāng)前連接句柄上的數(shù)據(jù)，其返回值如果大于0，則表示讀取到的數(shù)據(jù)長度，如果等于0，則表示客戶端斷開了連接，如果為NGX_ERROR，則表示讀取發(fā)生了異常，如果為NGX_AGAIN，則此次沒有讀取到數(shù)據(jù)，需要繼續(xù)讀取新的數(shù)據(jù)。可以看到，這里首先判斷返回值是否為NGX_AGAIN，是則直接返回，而沒有做任何其他的處理，這主要是因為當(dāng)前的讀事件的回調(diào)函數(shù)還是ngx_http_process_request_headers()，當(dāng)有新的讀事件觸發(fā)時，其還是會調(diào)用到ngx_http_read_request_header()以再次讀取到數(shù)據(jù)。另一方面，在ngx_http_read_request_header()方法中，如果發(fā)現(xiàn)返回值為NGX_AGAIN，其會將當(dāng)前讀事件再次添加到事件隊列中，并且為當(dāng)前連接在epoll句柄上注冊讀事件；

• 調(diào)用ngx_http_parse_header_line()方法解析讀取到的請求頭數(shù)據(jù)，需要注意的是，每次調(diào)用該方法都只會解析得到一個請求頭，不過經(jīng)過無限for循環(huán)和不停的事件觸發(fā)機制，最終所有的請求頭數(shù)據(jù)都會讀取到。

• 根據(jù)ngx_http_parse_header_line()方法的返回值，如果為NGX_OK，則將新讀取到的header存儲到r->headers_in.headers鏈表中；

• 如果ngx_http_parse_header_line()方法的返回值為NGX_HTTP_PARSE_HEADER_DONE，則表示讀取所有的header都成功了，此時首先會調(diào)用ngx_http_process_request_header()方法檢查讀取到的header的合法性，然后調(diào)用ngx_http_process_request()方法以啟動nginx中http模塊的11個階段，這個方法的實現(xiàn)原理我們將會在后面的文章進行講解。

2. 請求頭數(shù)據(jù)的讀取

可以看到，對請求頭的讀取主要有兩個方法：ngx_http_read_request_header()和ngx_http_parse_header_line()。這里的第二個方法比較長，但是其邏輯非常的簡單，主要就是解析讀取到的數(shù)據(jù)是否能組成一個完整的請求頭（name: value的形式，并且占用一行），如果是，則返回NGX_OK，否則返回NGX_AGAIN以期待繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。對于這個方法，我們這里不進行講解，讀者可自行閱讀源碼，我們主要講解ngx_http_read_request_header()方法是如何讀取客戶端發(fā)送來的請求頭數(shù)據(jù)的：

static ssize_t ngx_http_read_request_header(ngx_http_request_t *r) {
 ssize_t n;
 ngx_event_t *rev;
 ngx_connection_t *c;
 ngx_http_core_srv_conf_t *cscf;

 c = r->connection;
 rev = c->read;

 // 計算當(dāng)前還有多少數(shù)據(jù)未處理
 n = r->header_in->last - r->header_in->pos;

 // 如果n大于0，說明還有讀取到的數(shù)據(jù)未處理，則直接返回n
 if (n > 0) {
  return n;
 }

 // 走到這里，說明當(dāng)前讀取到的數(shù)據(jù)都已經(jīng)處理完了，因而這里會進行判斷，如果當(dāng)前事件的ready參數(shù)為1，
 // 則表示當(dāng)前連接的句柄上存儲還未讀取的數(shù)據(jù)，因而調(diào)用c->recv()方法讀取數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)將當(dāng)前事件添加到
 // 事件隊列中，并且繼續(xù)監(jiān)聽當(dāng)前連接句柄的讀事件
 if (rev->ready) {
  // 在連接文件描述符上讀取數(shù)據(jù)
  n = c->recv(c, r->header_in->last, r->header_in->end - r->header_in->last);
 } else {
  n = NGX_AGAIN;
 }

 // 如果n為NGX_AGAIN，則將當(dāng)前事件添加到事件監(jiān)聽器中，并且繼續(xù)監(jiān)聽當(dāng)前epoll句柄的讀事件
 if (n == NGX_AGAIN) {
  if (!rev->timer_set) {
   cscf = ngx_http_get_module_srv_conf(r, ngx_http_core_module);
   ngx_add_timer(rev, cscf->client_header_timeout);
  }

  if (ngx_handle_read_event(rev, 0) != NGX_OK) {
   ngx_http_close_request(r, NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR);
   return NGX_ERROR;
  }

  return NGX_AGAIN;
 }

 // 如果n為0，說明客戶端關(guān)閉了連接
 if (n == 0) {
  ngx_log_error(NGX_LOG_INFO, c->log, 0, "client prematurely closed connection");
 }

 // 如果客戶端關(guān)閉了連接或者讀取異常，則回收當(dāng)前的request結(jié)構(gòu)體
 if (n == 0 || n == NGX_ERROR) {
  c->error = 1;
  c->log->action = "reading client request headers";
  ngx_http_finalize_request(r, NGX_HTTP_BAD_REQUEST);
  return NGX_ERROR;
 }

 // 更新當(dāng)前讀取到的數(shù)據(jù)指針
 r->header_in->last += n;
 return n;
}

這里請求頭數(shù)據(jù)的讀取主要分為如下幾個步驟：

• 判斷當(dāng)前緩沖區(qū)中是否存在還未處理的數(shù)據(jù)，如果存在，則直接返回。存在還未讀取的數(shù)據(jù)的原因主要是在前面讀取請求行數(shù)據(jù)的過程中，可能會讀取一部分或者全部的請求頭數(shù)據(jù)，因而這里會做檢查；

• 判斷當(dāng)前讀事件是否已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，如果已經(jīng)就緒，則調(diào)用c->recv()方法讀取當(dāng)前連接句柄上的數(shù)據(jù)；

• 如果當(dāng)前讀事件還未就緒，則將當(dāng)前的讀事件再次添加到事件隊列中，并且為當(dāng)前連接在epoll句柄上注冊讀事件；

• 對第二步的返回值進行判斷，如果為0，則表示客戶端已經(jīng)斷開了連接，如果為NGX_ERROR，則表示讀取數(shù)據(jù)異常了，這兩種情況時都會關(guān)閉當(dāng)前連接，并且向客戶端返回400狀態(tài)碼。如果返回值NGX_AGAIN，則從事第三步中的步驟，以繼續(xù)監(jiān)聽讀事件。如果返回值大于0，則表示讀取成功，而這個大于0的值就表示讀取到的數(shù)據(jù)長度；

• 更新存儲讀取數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針數(shù)據(jù)。