12.3　与上游服务器建立连接

upstream机制与上游服务器是通过TCP建立连接的，众所周知，建立TCP连接需要三次握手，而三次握手消耗的时间是不可控的。为了保证建立TCP连接这个操作不会阻塞进程，Nginx使用无阻塞的套接字来连接上游服务器。图12-2的第5步调用的ngx_http_upstream_connect方法就是用来连接上游服务器的，由于使用了非阻塞的套接字，当方法返回时与上游之间的TCP连接未必会成功建立，可能还需要等待上游服务器返回TCP的SYN/ACK包。因此，ngx_http_upstream_connect方法主要负责发起建立连接这个动作，如果这个方法没有立刻返回成功，那么需要在epoll中监控这个套接字，当它出现可写事件时，就说明连接已经建立成功了。

在图12-3中可以看到，如果连接立刻成功建立，在第9步就会开始向上游服务器发送请求，如果连接没有马上建立成功，在第8步就会将这个连接的写事件加入到epoll中，等待连接上的可写事件被触发后，回调ngx_http_upstream_send_request方法发送请求给上游服务器。

图　12-3　ngx_http_upstream_connect方法的流程图

下面详细说明图12-3中每个步骤的意义。

1）调用socket方法建立一个TCP套接字，同时，这个套接字需要设置为非阻塞模式。

2）由于Nginx的事件框架要求每个连接都由一个ngx_connection_t结构体来承载，因此这一步将调用ngx_get_connection方法，由ngx_cycle_t核心结构体中free_connections指向的空闲连接池处获取到一个ngx_connection_t结构体，作为承载Nginx与上游服务器间的TCP连接。

3）第9章我们介绍过事件模块的ngx_event_actions接口，其中的add_conn方法可以将TCP套接字以期待可读、可写事件的方式添加到事件搜集器中。对于epoll事件模块来说，add_conn方法就是把套接字以期待EPOLLIN|EPOLLOUT事件的方式加入epoll中，这一步即调用add_conn方法把刚刚建立的套接字添加到epoll中，表示如果这个套接字上出现了预期的网络事件，则希望epoll能够回调它的handler方法。

4）调用connect方法向上游服务器发起TCP连接，作为非阻塞套接字，connect方法可能立刻返回连接建立成功，也可能告诉用户继续等待上游服务器的响应，对connect连接是否建立成功的检查会在第7步之后进行。注意，这里并没有涉及connect返回失败的情形，读者可以参考第11章中这种系统调用失败后的处理，本章不会讨论细节。

5）将这个连接ngx_connection_t上的读/写事件的handler回调方法都设置为ngx_http_upstream_handler。下文会介绍ngx_http_upstream_handler方法。

6）将upstream机制的write_event_handler方法设为ngx_http_upstream_send_request_handler。write_event_handler和read_event_handler的用法参见下面将要介绍的ngx_http_upstream_handler方法。这一步骤实际上决定了向上游服务器发送请求的方法是ngx_http_upstream_send_request_handler。

7）设置upstream机制的read_event_handler方法为ngx_http_upstream_process_header，也就是由ngx_http_upstream_process_header方法接收上游服务器的响应。

现在开始检查在第4步中调用connect方法连接上游服务器是否成功，如果已经连接成功，则跳到第9步执行；如果尚未收到上游服务器连接建立成功的应答，则跳到第8步执行。

8）这一步处理非阻塞的连接尚未成功建立时的动作。实际上，在第3步中，套接字已经加入到epoll中监控了，因此，这一步将调用ngx_add_timer方法把写事件添加到定时器中，超时时间就是12.1.3节中介绍的ngx_http_upstream_conf_t结构体中的connect_timeout成员，这是在设置建立TCP连接的超时时间。

9）如果已经成功建立连接，则调用ngx_http_upstream_send_request方法向上游服务器发送请求。注意，在第6步中设置的发送请求方法为ngx_http_upstream_send_request_handler，它与ngx_http_upstream_send_request方法的不同之处将在12.4节中介绍。

以上的第5、第6、第7步都与ngx_http_upstream_handler方法相关，同时我们又看到了类似ngx_http_request_t结构体中write_event_handler、read_event_handler的同名方法。实际上，ngx_http_upstream_handler方法与图11-7展示的ngx_http_request_handler方法也非常相似，下面看看它到底做了些什么。

static void ngx_http_upstream_handler（ngx_event_t*ev）

{

ngx_connection_t*c；

ngx_http_request_t*r；

ngx_http_upstream_t*u；

/*由事件的data成员取得ngx_connection_t连接。注意，这个连接并不是Nginx与客户端的连接，

而是Nginx与上游服务器间的连接*/

c=ev-＞data；

//由连接的data成员取得ngx_http_request_t结构体

r=c-＞data；

/由请求的upstream成员取得表示upstream机制的Ngx_http_upstream_t结构体/

u=r-＞upstream；

/注意，ngx_http_request_t结构体中的这个connection连接是客户端与Nginx间的连接/

c=r-＞connection；

if（ev-＞write）{

/当Nginx与上游服务器间TCP连接的可写事件被触发时，upstream的write_event_handler方法会被调用/

u-＞write_event_handler（r,u）；

}else{

/当Nginx与上游服务器间TCP连接的可读事件被触发时，upstream的read_event_handler方法会被调用/

u-＞read_event_handler（r,u）；

}

/ngx_http_run_posted_requests方法正是第11章图11-12所说的方法。注意，这个参数c是来自客户端的连接，post请求的执行也与图11-12完全一致/

ngx_http_run_posted_requests（c）；

}

其实，ngx_http_upstream_handler方法与第11章中介绍的ngx_http_request_handler方法几乎是一样的，它们的最后一步都是调用相同的方法执行post请求，区别只是前者将调用ngx_http_upstream_t结构体中的读写回调方法，而后者是调用ngx_http_request_t结构体中的读写回调方法。本章以下小节中都会通过ngx_http_upstream_t结构体中的write_event_handler和read_event_handler，设置与上游之间对应的读/写事件出现时的回调方法。