Nginx入门 -- 基本数据结构中之ngx_str_t，ngx_array_t

2024 年 03 月 22 日

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Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，它的设计使用了一些简单且高效的核心数据结构。在Nginx的开发中，这些数据结构允许它处理大量并发连接，同时保持内存和处理器使用的高效率。两个特别重要的数据结构是ngx_str_t和ngx_array_t。

ngx_str_t

ngx_str_t结构用于表示字符串，这种设计减少了内存分配的需要以及对字符串进行操作时的CPU开销。它的定义非常简单：

typedef struct {
    size_t      len;
    u_char     *data;
} ngx_str_t;

这个结构体包含两个字段：len，表示字符串的长度，以及 data，一个指向字符数组的指针。字符数组通常不以空字符结尾，这与C语言的字符串习惯不同。这种设计选择消除了查找字符串结尾的需要，因为长度是已知的，并且在一些场合可以灵活地处理非空终止的字符串。

ngx_array_t

ngx_array_t结构是Nginx中的动态数组实现。它允许数组在运行时动态增长，而不是在编译时就固定大小。ngx_array_t在处理不确定数量的元素时非常有用，例如请求头列表或者配置文件中的参数列表。下面是它的结构定义：

typedef struct {
    void        *elts;
    ngx_uint_t   nelts;
    size_t       size;
    ngx_uint_t   nalloc;
    ngx_pool_t  *pool;
} ngx_array_t;

其中 elts是一个指针，指向数组的第一个元素；nelts是数组当前的元素个数；size是单个数组元素的大小；nalloc是为数组预分配的元素个数，以及 pool，是内存池的指针，它用于分配数组的存储空间。ngx_array_t通过内存池高效地管理内存，每次数组扩容时，Nginx试图从内存池中分配一个更大的连续空间来存放新的元素，并复制旧元素到新位置。

在使用 ngx_array_t时，你需要先初始化它，之后可以动态地向其中添加元素，如果当前的内存不足，数组会自动扩容。内存池的策略大大降低了内存碎片的产生，保证了连续数据块的有效应用，大大提升了性能。

这两种数据结构是Nginx自定义数据类型的例子，它们证明了Nginx设计者在构建一个为高并发和高性能优化的web服务器时的精确和高效。理解这些数据结构是深入学习Nginx内部机制的基础，同时也是扩展和开发Nginx模块不可或缺的一部分知识。