文章目录

• • 1、过滤模块的概念
  • 2、过滤模块原理
  • • 2.1、过滤链表
    • 2.2、执行顺序
  • 3、过滤模块的实现
  • • 3.1、编写模块结构
    • • 3.1.1、模块配置结构
      • 3.1.2、模块配置命令
      • 3.1.3、模块上下文
      • 3.1.4、定义模块
    • 3.2、设置响应头
    • 3.3、设置响应体
    • 3.4、编译测试
    • 3.5、完整代码
  • 4、参考

nginx 模块的实现流程

• 初始化
• conf 文件
• 请求处理的流程

关于模块的基础知识，建议先阅读我之前写过的 Nginx: handler 模块的实现，再来看这篇。

1、过滤模块的概念

过滤模块是一种 http 模块，一个请求可以被任意个 http 过滤模块处理，可以根据需要叠加效果或者依次处理，因此常用来处理附加功能，如图片压缩等。

http 过滤模块仅处理服务器发送给客户端的 http 响应，而不处理客户端发往服务器的 http 请求。

http 过滤模块可以选择性处理 http 头部和 http 包体，也可以两者都处理。例如 gzip 过滤模块先处理 http 头部，然后检查 http 头部里的 Content-Type 是否属于配置文件中指定的 gzip 压缩类型，接着处理 http 包体，针对每一块 buffer 缓冲区都进行 gzip 压缩，这样再交给下一个 http 过滤模块处理。

2、过滤模块原理

2.1、过滤链表

所有 http 过滤模块组成一个单链表，http 框架定义两个 static 指针，指向整个链表的第一个元素，分别指向用于处理 http 头部和 http 包体的方法。这个单向链表时围绕着每个文件（http 过滤模块）中的这两个方法来建立的，也就是说，链表中的元素实际上就是处理方法。

typedef ngx_int_t (*ngx_http_output_header_filter_pt)(ngx_http_request_t *r);
typedef ngx_int_t (*ngx_http_output_body_filter_pt) (ngx_http_request_t *r, ngx_chain_t *chain);
/* 参数- 参数 r: 当前请求；- 参数 chain：要发送的 http 包体
*/// 单链表的入口
extern ngx_http_output_header_filter_pt ngx_http_top_header_filter
extern ngx_http_output_body_filter_pt ngx_http_top_body_filter

当执行 ngx_http_send_header 发送 http 头部时，ngx_http_top_header_filter 指针遍历所有的 http 头部过滤模块，并依次执行；当执行 ngx_http_output_filter 发送 http 包体时，ngx_http_top_body_filter 指针遍历所有的 http 包体过滤模块，并依次执行。

每个 http 过滤模块初始化时，会找到链表的首元素ngx_http_top_header_filter指针和ngx_http_top_body_filter 指针，再使用静态类型的 ngx_http_next_header_filter指针和 ngx_http_next_body_filter指针将自己插入到链表的首部，其定义如下。注意两个指针必须是 static 静态变量，仅在当前文件中生效，这就允许所有的过滤模块有各自的指针。

// 定义两个静态指针，分别用于指向下一个过滤模块的 http header 和 http body
static ngx_http_output_header_filter_pt  ngx_http_next_header_filter;
static ngx_http_output_body_filter_pt    ngx_http_next_body_filter;

在实际使用中，如果需要调用下一个 http 模块，只需要调用 ngx_http_next_header_filter(r)和ngx_http_next_body_filter(r, chain)即可。

2.2、执行顺序

http 过滤模块的调用顺序由 configure 命令生成。由于每个 http 过滤模块初始化方法都会把自己头插到单链表的首部，所以调用初始化方法的顺序决定过滤模块在链表中的位置。模块的初始化顺序就是 ngx_modules.c 中的 ngx_modules 数组成员的顺序，也可以在 configure 命令执行后，make 编译命令前自行修改。初始化顺序与模块执行顺序相反（头插法）。

3、过滤模块的实现

这里要实现的一个返回给用户的页面增加前缀的过滤模块，如图：Hello World 就是过滤模块添加的前缀。

3.1、编写模块结构

3.1.1、模块配置结构

定义该模块的配置结构来存储配置项（配置命令）。Nginx 的配置信息分为三个作用域 main, server, location，每个模块提供的配置命令需要定义不同的模块配置结构来存储。

typedef struct {ngx_flag_t enable;		
} ngx_http_myfilter_conf_t;

存储 http 上下文，用于添加前缀。

typedef struct {ngx_int_t add_prefix;
} ngx_http_myfilter_ctx_t;

3.1.2、模块配置命令

自定义的 ngx_command_t 类型的 commands 数组

static ngx_command_t ngx_http_myfilter_module_cmds[] = {{ngx_string("add_prefix"),NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_HTTP_LOC_CONF | NGX_CONF_FLAG,ngx_conf_set_flag_slot,NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,offsetof(ngx_http_myfilter_conf_t, enable), NULL,},ngx_null_command
};

使用预设的函数 ngx_conf_set_flag_slot 解析命令，作用于 NGX_HTTP_CONTENT_PHASE 阶段。

这里的宏定义 offsetof()：返回一个结构体成员相对于结构体起始的字节偏移量

#define offsetof(s,m) ((size_t)&(((s*)0)->m))
offsetof(type, member-designator)

3.1.3、模块上下文

定义 ngx_http_module_t 类型的 ctx 成员，记录 http 模块的上下文。

static ngx_http_module_t ngx_http_myfilter_module_ctx = {NULL, 							   /* preconfiguration */ngx_http_myfilter_init,				/* postconfiguration */NULL, 								/* create main configuration */NULL, 								/* init main configuration */NULL, 								/* create server configuration */NULL,								/* merge server configuration */ngx_http_myfilter_create_loc_conf,	/* create location configuration */ngx_http_myfilter_merge_loc_conf, 	/* merge location configuration */
};

解析配置文件后，http 过滤模块初始化函数

// 定义两个静态指针，分别用于指向下一个过滤模块的 http header 和 http body
static ngx_http_output_header_filter_pt  ngx_http_next_header_filter;
static ngx_http_output_body_filter_pt    ngx_http_next_body_filter;// 初始化 http 过滤模块
static ngx_int_t ngx_http_myfilter_init(ngx_conf_t *cf) {// 插入到 http 响应头处理方法链表的首部ngx_http_next_header_filter = ngx_http_top_header_filter;ngx_http_top_header_filter = ngx_http_myfilter_header_filter;// 插入到 http 响应体处理方法链表的首部ngx_http_next_body_filter = ngx_http_top_body_filter;ngx_http_top_body_filter = ngx_http_myfilter_body_filter;return NGX_OK;
}

loc 配置项回调函数1：分配存储配置项的结构体

void *ngx_http_myfilter_create_loc_conf(ngx_conf_t *cf) {// 创建存储配置项的结构体ngx_http_myfilter_conf_t *conf = ngx_palloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_myfilter_conf_t));if (conf == NULL) {return NULL;}// 设置当前配置项未使用// 若使用预设函数 ngx_conf_set_flag_slot 解析配置项参数，则必须初始化为 NGX_CONF_UNSETconf->enable = NGX_CONF_UNSET;return conf;
}

loc 配置项回调函数2：合并配置项的方法

char *ngx_http_myfilter_merge_loc_conf(ngx_conf_t *cf, void *parent, void *child) {ngx_http_myfilter_conf_t *prev = (ngx_http_myfilter_conf_t*)parent;ngx_http_myfilter_conf_t *next = (ngx_http_myfilter_conf_t*)child;// 合并 ngx_flag_t 类型的配置项 enablengx_conf_merge_value(next->enable, prev->enable, 0);return NGX_CONF_OK;
}

3.1.4、定义模块

定义 ngx_module_t 类型的变量定义模块本身信息，并添加配置信息，模块上下文信息。

ngx_module_t ngx_http_myfilter_module = {NGX_MODULE_V1,				    // 宏定义：预设值&ngx_http_myfilter_module_ctx,	 /* module context */ngx_http_myfilter_module_cmd,	 /* module directives */NGX_HTTP_MODULE,			    /* module type */NULL,						   /* init master */NULL,						   /* init module */NULL,						   /* init process */NULL,						   /* init thread */NULL,						   /* exit thread */NULL,						   /* exit process */NULL,						   /* exit master */NGX_MODULE_V1_PADDING			// 宏定义：预设值
};

3.2、设置响应头

// 过滤模块的功能：添加前缀
static ngx_str_t prefix = ngx_string("
 Hello World !!! 
");// 处理请求中的 http 头部
static ngx_int_t ngx_http_myfilter_header_filter(ngx_http_request_t *r) {	ngx_http_myfilter_ctx_t *ctx;ngx_http_myfilter_conf_t *conf;// 若返回的响应码不是200，直接交由下一个过滤模块处理响应码非200的情况if (r->headers_out.status != NGX_HTTP_OK) {return ngx_http_next_header_filter(r);}// 获取 http 上下文ctx = ngx_http_get_module_ctx(r, ngx_http_myfilter_module);// 若该请求的上下文已经存在，说明该函数已经被调用，直接交由下一个过滤模块处理if (ctx) {return ngx_http_next_header_filter(r);}// 获取配置命令conf = ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_myfilter_module);// 若该配置项的enable成员为0，未开启，直接交由下一个过滤模块处理if (conf->enable == 0) {return ngx_http_next_header_filter(r);}// 构造 http 上下文ctx = ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_http_myfilter_ctx_t));if (ctx == NULL) {return NGX_ERROR;}// 不添加前缀ctx->add_prefix = 0;// 将构造的上下文设置到当前请求中ngx_http_set_ctx(r, ctx, ngx_http_myfilter_module);// 自定义过滤模块值处理 Content-Type 是 "text/plain" 类型的 http 响应if (r->headers_out.content_type.len >= sizeof("text/plain") -1&& ngx_strncasecmp(r->headers_out.content_type.data, (u_char*)"text/plain", sizeof("text/plain") - 1) == 0){// 设置为1，表示在 http 响应体中添加前缀ctx->add_prefix = 1;// 添加前缀 prefix 后，http 响应体增加长度if (r->headers_out.content_length_n > 0) {r->headers_out.content_length_n += prefix.len;}}// 交由下一个过滤模块继续处理return ngx_http_next_header_filter(r);
}

3.3、设置响应体

static ngx_int_t ngx_http_myfilter_body_filter(ngx_http_request_t *r, ngx_chain_t *chain) {ngx_http_myfilter_ctx_t *ctx;ctx = ngx_http_get_module_ctx(r, ngx_http_myfilter_module);// 若获取不到上下文，或者上下文结构体重的 add_prefix 为0或者2，不添加前缀// 交由下一个过滤模块处理if (ctx == NULL || ctx->add_prefix != 1) {return ngx_http_next_body_filter(r, chain);}// 设置http响应体中该前缀已添加ctx->add_prefix = 2;// 从内存池中分配内存，用于存储字符串前缀ngx_buf_t *b = ngx_create_temp_buf(r->pool, prefix.len);// 将 ngx_buf_t 中的指针正确地指向 prefix 字符串b->start = b->pos = prefix.data;b->last = b->pos + prefix.len;// 从内存池中生成 ngx_chain_t 链表，将更分配的 ngx_chain_t 设置到 buf 成员中// 并将它添加到原先待发送的 http 响应体前面ngx_chain_t *c1 = ngx_alloc_chain_link(r->pool);c1->buf = b;c1->next = chain;// 调用下一个模块的 http body 处理方法，传入新生成的链表 c1return ngx_http_next_body_filter(r, c1);
}

3.4、编译测试

编写配置文件

在对应的模块目录中添加配置文件 config，配置文件中需要定义以下三个变量

# 1、模块名称，仅在 configure 文件执行时使用
ngx_addon_name=ngx_http_myfilter_module 
# 2、添加新增模块
HTTP_FILTER_MODULES="$HTTP_FILTER_MODULES ngx_http_myfilter_module" 
# 3、添加新增模块的源代码，多个源代码间用空格符连接
NGX_ADDON_SRCS="$NGX_ADDON_SRCS $ngx_addon_dir/ngx_http_myfilter_module.c" 

编译测试

进入 nginx 源码目录，执行 configure 脚本，添加模块所在路径

./configure --add-module=PATH 
# 例：
./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-http_realip_module --with-http_v2_module --with-openssl=../openssl-1.1.1g --add-module=/root/code/ # 这里是我的模块路径

configure 脚本执行完毕后，Nginx 会生成 objs/Makefile 和 objs/ngx_modules.c 两个文件，这里也可以查看到自定义的模块已添加。当然，也可以直接修改这两个文件添加自定义模块。

编译，编译过程中显示自定义模块已添加。

make 
make install

进入到 nginx 安装目录，在 ./conf/nginx.conf 的 location 块中添加自定义的 add_prefix on命令。

启动 nginx

/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

访问 nginx，可以看到自定义过滤模块的执行效果

3.5、完整代码

#include 
#include 
#include // 配置项
typedef struct {ngx_flag_t enable;		
} ngx_http_myfilter_conf_t;// http 上下文
typedef struct {ngx_int_t add_prefix;
} ngx_http_myfilter_ctx_t;// 模块声明
ngx_module_t ngx_http_myfilter_module;// 定义两个静态指针，分别用于指向下一个过滤模块的 http header 和 http body
static ngx_http_output_header_filter_pt  ngx_http_next_header_filter;
static ngx_http_output_body_filter_pt    ngx_http_next_body_filter;// 过滤模块的功能：添加前缀
static ngx_str_t prefix = ngx_string("
 Hello World !!! 
");// 处理请求中的 http 头部
static ngx_int_t ngx_http_myfilter_header_filter(ngx_http_request_t *r) {	ngx_http_myfilter_ctx_t *ctx;ngx_http_myfilter_conf_t *conf;// 若返回的响应码不是200，直接交由下一个过滤模块处理响应码非200的情况if (r->headers_out.status != NGX_HTTP_OK) {return ngx_http_next_header_filter(r);}// 获取 http 上下文ctx = ngx_http_get_module_ctx(r, ngx_http_myfilter_module);// 若该请求的上下文已经存在，说明该函数已经被调用，直接交由下一个过滤模块处理if (ctx) {return ngx_http_next_header_filter(r);}// 获取配置项conf = ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_myfilter_module);// 若该配置项的 enable 成员为0，配置文件没有配置 add_prefix 配置项，直接交由下一个过滤模块处理if (conf->enable == 0) {return ngx_http_next_header_filter(r);}// 构造 http 上下文ctx = ngx_pcalloc(r->pool, sizeof(ngx_http_myfilter_ctx_t));if (ctx == NULL) {return NGX_ERROR;}// 不添加前缀ctx->add_prefix = 0;// 将构造的上下文设置到当前请求中ngx_http_set_ctx(r, ctx, ngx_http_myfilter_module);// 自定义过滤模块值处理 Content-Type 是 "text/plain" 类型的 http 响应if (r->headers_out.content_type.len >= sizeof("text/plain") -1&& ngx_strncasecmp(r->headers_out.content_type.data, (u_char*)"text/plain", sizeof("text/plain") - 1) == 0){// 设置为1，表示在 http 响应体中添加前缀ctx->add_prefix = 1;// 添加前缀 prefix 后，http 响应体增加长度if (r->headers_out.content_length_n > 0) {r->headers_out.content_length_n += prefix.len;}}// 交由下一个过滤模块继续处理return ngx_http_next_header_filter(r);
}// 处理请求中的 http 包体
static ngx_int_t ngx_http_myfilter_body_filter(ngx_http_request_t *r, ngx_chain_t *chain) {ngx_http_myfilter_ctx_t *ctx;ctx = ngx_http_get_module_ctx(r, ngx_http_myfilter_module);// 若获取不到上下文，或者上下文结构体重的 add_prefix 为0或者2，不添加前缀// 交由下一个过滤模块处理if (ctx == NULL || ctx->add_prefix != 1) {return ngx_http_next_body_filter(r, chain);}// 设置http响应体中该前缀已添加ctx->add_prefix = 2;// 从内存池中分配内存，用于存储字符串前缀ngx_buf_t *b = ngx_create_temp_buf(r->pool, prefix.len);// 将 ngx_buf_t 中的指针正确地指向 prefix 字符串b->start = b->pos = prefix.data;b->last = b->pos + prefix.len;// 从内存池中生成 ngx_chain_t 链表，将更分配的 ngx_chain_t 设置到 buf 成员中// 并将它添加到原先待发送的 http 响应体前面ngx_chain_t *c1 = ngx_alloc_chain_link(r->pool);c1->buf = b;c1->next = chain;// 调用下一个模块的 http body 处理方法，传入新生成的链表 c1return ngx_http_next_body_filter(r, c1);
}// 初始化 http 过滤模块
static ngx_int_t ngx_http_myfilter_init(ngx_conf_t *cf) {// 插入到 http 响应头处理方法链表的首部ngx_http_next_header_filter = ngx_http_top_header_filter;ngx_http_top_header_filter = ngx_http_myfilter_header_filter;// 插入到 http 响应体处理方法链表的首部ngx_http_next_body_filter = ngx_http_top_body_filter;ngx_http_top_body_filter = ngx_http_myfilter_body_filter;return NGX_OK;
}// loc 配置项回调函数1：分配存储配置项的结构体
static void *ngx_http_myfilter_create_loc_conf(ngx_conf_t *cf) {// 创建存储配置项的结构体ngx_http_myfilter_conf_t *conf = ngx_palloc(cf->pool, sizeof(ngx_http_myfilter_conf_t));if (conf == NULL) {return NULL;}// 设置当前配置项未使用// 若使用预设函数 ngx_conf_set_flag_slot 解析配置项参数，则必须初始化为 NGX_CONF_UNSETconf->enable = NGX_CONF_UNSET;return conf;
}// loc 配置项回调函数2：合并配置项的方法
static char *ngx_http_myfilter_merge_loc_conf(ngx_conf_t *cf, void *parent, void *child) {ngx_http_myfilter_conf_t *prev = (ngx_http_myfilter_conf_t*)parent;ngx_http_myfilter_conf_t *next = (ngx_http_myfilter_conf_t*)child;// 合并 ngx_flag_t 类型的配置项 enablengx_conf_merge_value(next->enable, prev->enable, 0);return NGX_CONF_OK;
}// 定义命令数组
static ngx_command_t ngx_http_myfilter_module_cmds[] = {{ngx_string("add_prefix"),NGX_HTTP_MAIN_CONF | NGX_HTTP_SRV_CONF | NGX_HTTP_LOC_CONF | NGX_CONF_FLAG,ngx_conf_set_flag_slot,NGX_HTTP_LOC_CONF_OFFSET,offsetof(ngx_http_myfilter_conf_t, enable), // 宏定义：返回一个结构体成员相对于结构体起始的偏移量NULL,},ngx_null_command
};// 定义 http 模块。记录 http 模块的上下文信息
static ngx_http_module_t ngx_http_myfilter_module_ctx = {NULL, 								/* preconfiguration */ngx_http_myfilter_init,				/* postconfiguration */NULL, 								/* create main configuration */NULL, 								/* init main configuration */NULL, 								/* create server configuration */NULL,								/* merge server configuration */ngx_http_myfilter_create_loc_conf,	/* create location configuration */ngx_http_myfilter_merge_loc_conf, 	/* merge location configuration */
};// 定义模块。http 过滤模块
ngx_module_t ngx_http_myfilter_module = {NGX_MODULE_V1,&ngx_http_myfilter_module_ctx,ngx_http_myfilter_module_cmds,NGX_HTTP_MODULE,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NGX_MODULE_V1_PADDING
};

4、参考

• 陶辉. 深入理解Nginx：模块开发与架构解析[M]. 北京:机械工业出版社,2016.
• 聂松松等. Nginx底层设计与源码分析[M]. 北京:机械工业出版社,2021.
• Nginx 入门指南