Nginx源码阅读(ngx_list_t)

本文详细介绍了Nginx中ngx_list_t结构的定义与实现,包括ngx_list_part_t的使用方式,以及ngx_list_create和ngx_list_push等函数的具体功能。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

/* src/core/ngx_list.h */

typedef struct ngx_list_part_s  ngx_list_part_t;

struct ngx_list_part_s {
    void             *elts; // 数组的首地址
    ngx_uint_t        nelts; // 数组中已经使用的元素个数
    ngx_list_part_t  *next;
};


typedef struct {
    ngx_list_part_t  *last; // 指向最后一个ngx_list_part_t
    ngx_list_part_t   part; // 第一个ngx_list_part_t
    size_t            size; // 每个数组元素占用的字节数
    ngx_uint_t        nalloc; // 数组中能够容纳的最大元素个数
    ngx_pool_t       *pool;
} ngx_list_t;


ngx_list_t *ngx_list_create(ngx_pool_t *pool, ngx_uint_t n, size_t size);

// 初始化一个链表
static ngx_inline ngx_int_t
ngx_list_init(ngx_list_t *list, ngx_pool_t *pool, ngx_uint_t n, size_t size)
{
    list->part.elts = ngx_palloc(pool, n * size);
    if (list->part.elts == NULL) {
        return NGX_ERROR;
    }

    list->part.nelts = 0;
    list->part.next = NULL;
    list->last = &list->part;
    list->size = size;
    list->nalloc = n;
    list->pool = pool;

    return NGX_OK;
}


/*
 *
 *  the iteration through the list:
 *
 *  part = &list.part;
 *  data = part->elts;
 *
 *  for (i = 0 ;; i++) {
 *
 *      if (i >= part->nelts) {
 *          if (part->next == NULL) {
 *              break;
 *          }
 *
 *          part = part->next;
 *          data = part->elts;
 *          i = 0;
 *      }
 *
 *      ...  data[i] ...
 *
 *  }
 */


void *ngx_list_push(ngx_list_t *list);
/* src/core/ngx_list.c */

// 创建并初始化一个链表
ngx_list_t *
ngx_list_create(ngx_pool_t *pool, ngx_uint_t n, size_t size)
{
    ngx_list_t  *list;

    list = ngx_palloc(pool, sizeof(ngx_list_t));
    if (list == NULL) {
        return NULL;
    }

    if (ngx_list_init(list, pool, n, size) != NGX_OK) {
        return NULL;
    }

    return list;
}


// 向链表中添加新元素,返回新元素的地址
void *
ngx_list_push(ngx_list_t *l)
{
    void             *elt;
    ngx_list_part_t  *last;

    last = l->last;

    if (last->nelts == l->nalloc) {

        /* the last part is full, allocate a new list part */

        last = ngx_palloc(l->pool, sizeof(ngx_list_part_t));
        if (last == NULL) {
            return NULL;
        }

        last->elts = ngx_palloc(l->pool, l->nalloc * l->size);
        if (last->elts == NULL) {
            return NULL;
        }

        last->nelts = 0;
        last->next = NULL;

        l->last->next = last;
        l->last = last;
    }

    elt = (char *) last->elts + l->size * last->nelts;
    last->nelts++;

    return elt;
}

这里写图片描述

<think>嗯,用户之前问过关于nginxngx_queue_t的使用,现在接着问ngx_array_t的应用场景。看来他们对nginx内部数据结构比较感兴趣,可能是想深入了解nginx的设计原理,或者在做相关的性能优化、模块开发。 首先,我需要回忆一下ngx_array_t的结构和特点。ngx_array_t是nginx中一个动态数组的实现,和ngx_queue_t不同,它提供的是连续内存存储,支持动态扩容。那用户可能想知道在哪些具体模块或功能中会用到这个结构,以及它的优势在哪里。 接下来,我应该考虑用户的实际需求。他们可能是在开发自己的nginx模块,或者优化现有配置,需要了解何时使用数组结构更合适。比如,处理HTTP头部、管理配置块、存储upstream服务器列表等场景,这些地方需要高效的连续内存访问和动态扩展能力,而ngx_array_t正好满足这些需求。 然后,要比较ngx_array_t和其他数据结构(如ngx_list_t或ngx_queue_t)的区别,帮助用户理解为什么在某些情况下选择数组更合适。比如,当需要快速随机访问元素时,数组比链表更有优势,而动态扩容的特性又比静态数组灵活。 还要注意用户可能的误区,例如是否了解ngx_array_t的扩容机制(每次翻倍),以及内存分配对性能的影响。这些点应该在回答中提到,作为实践建议,帮助用户正确使用该结构。 另外,用户之前的回答结构比较清晰,分点说明,所以这次也应该保持类似的格式,比如先定义结构,再讲运行机制,然后应用场景,最后优势对比和实践建议。这样用户容易理解,也符合他们之前的接受习惯。 最后,要确保回答准确,参考nginx源码中的实际使用例子,比如http模块中的headers数组,配置解析时的存储结构等,增强可信度。同时,语言要简洁明了,避免过于技术化的术语,但必要的术语需要保留,因为用户显然具备一定的背景知识。</think>Nginx的`ngx_array_t`是一个动态数组实现,它结合了静态数组的高效访问和动态内存管理的灵活性。我们可以从数据结构特性、应用场景和性能优势三个层面进行解析: $$\text{ngx\_array\_t 核心定义}$$ ```c typedef struct { void *elts; // 数组首地址 ngx_uint_t nelts; // 当前元素数量 size_t size; // 单个元素大小 ngx_uint_t nalloc; // 预分配容量 ngx_pool_t *pool; // 内存池指针 } ngx_array_t; ``` 一、运行机制特性 1. **内存预分配策略**:初始化时预分配`nalloc`个元素空间,扩容时容量翻倍 ```c // 扩容逻辑示例 if (array->nelts == array->nalloc) { new_nalloc = array->nalloc * 2; // 容量倍增策略 new_elts = ngx_palloc(array->pool, new_nalloc * array->size); ngx_memcpy(new_elts, array->elts, array->nalloc * array->size); array->elts = new_elts; array->nalloc = new_nalloc; } ``` 2. **零初始化成本**:通过内存池直接获取连续内存块,无单独初始化步骤 3. **类型安全访问**:通过`ngx_array_push`等宏实现类型安全的元素操作 ```c #define ngx_array_push(a) \ (a->nelts == a->nalloc) ? NULL : &((u_char*)a->elts)[a->size * a->nelts++] ``` 二、典型应用场景 1. **HTTP头部处理**:存储`ngx_table_elt_t`结构组成的HTTP头字段 ```c // http/ngx_http_request.h struct ngx_http_request_s { ngx_array_t headers_in; // 接收的请求头数组 ngx_array_t headers_out; // 输出的响应头数组 // ... }; ``` 2. **配置解析**:存储模块配置结构,如`ngx_http_core_loc_conf_t`中的location数组 3. **过滤器链**:HTTP响应体过滤器的有序存储(如gzip、chunked等过滤器) 4. **变量存储**:`ngx_http_variable_t`结构数组管理所有注册的HTTP变量 5. **Upstream服务器组**:存储后端服务器地址列表(`ngx_http_upstream_server_t`) 三、性能优势对比 | 场景 | 传统动态数组 | ngx_array_t | |-----------------------|-------------------------|------------------------------| | 内存分配 | 频繁调用malloc/free | 基于内存池批量预分配 | | 访问效率 | 指针间接访问 | 连续内存直接寻址 | | 扩容代价 | 可能涉及全量数据拷贝 | 倍增策略减少拷贝频率 | | 缓存友好性 | 局部性较差 | 连续内存提升CPU缓存命中率 | 四、实践建议 1. **适用场景**: - 元素类型统一且需要快速随机访问 - 需要动态增长但扩容频率可控的场景 - 对内存连续性有要求的操作(如网络IO缓冲区) 2. **注意事项**: - 初始化时合理设置`nalloc`预分配数量(通常设置为典型场景的预期最大值) - 避免在循环中频繁调用`ngx_array_push`(可能触发多次扩容) - 优先用于生命周期相同的对象集合(如单个HTTP请求周期内) 例如在处理HTTP请求时,Nginx会使用`ngx_array_t`存储接收到的请求头,其性能优势体现在: - 头字段数量动态变化时自动扩容 - 连续内存布局加速头字段遍历(时间复杂度$O(n)$但实际效率接近$O(1)$) - 内存池管理确保请求结束后批量释放,避免内存泄漏 这种设计使Nginx在处理数万个并发连接时,仍能保持高效的内存使用率和稳定的性能表现。
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