在這一篇文章里，我將介紹nginx關于location的處理，大家都知道Nginx配置文件里面會有很多的location，nginx的配置指令的作用域可以分為 main，server，location這3個種，實際上這3者不是依次包含的關系，而是相互獨立的關系，比如一個只具有main級別作用域的指令，是不能寫在某個server或者location內的，模塊的某個指令可以同時具有main，server，location這3種作用域，另外每個模塊有 main,srv,loc這3個級別的配置，一個模塊的main級別的配置對所有的server和location都是共享的，srv級別的配置對所有 location都是共享的，location只有自己獨立的loc級別的配置，這就是為什么一個模塊的srv和loc級別的配置需要merge，而 main級別的配置不需要merge的原因。這里看起來有點繞，區分一下main，server，location分別作為一種作用域級別和一個主體，類似于形容詞和名字的區別，nginx的配置關系還是不難理解的。
一般來說一個請求url過來，nginx會將它解析到某一個location來處理。這個解析的過程實際上根據location的配置基本可以分為字符串匹配和正則表達式匹配這2種。對于location的組織方式，最簡單的就是直接將它們保存為一個鏈表，解析url的時候一個一個遍歷即可找到相應location，但是這樣效率太低，對像nginx這種高性能的服務器來說是完全不可取的，nginx將字符串匹配的location組織成了一個三叉的字符串排序樹，而且建立的時候也考慮了樹的平衡性。文章后面我講詳細介紹源碼的實現。
首先我來大概的介紹一下location的種類和匹配規則，以nginx wiki(http://wiki.nginx.org/HttpCoreModule#location)的例子做說明：
location = / { # matches the query / only. [ configuration A ] } location / { # matches any query, since all queries begin with /, but regular # expressions and any longer conventional blocks will be # matched first. [ configuration B ] } location ^~ /images/ { # matches any query beginning with /images/ and halts searching, # so regular expressions will not be checked. [ configuration C ] } location ~* /.(gif|jpg|jpeg)$ { # matches any request ending in gif, jpg, or jpeg. However, all # requests to the /images/ directory will be handled by # Configuration C. [ configuration D ] } location @named { # Such locations are not used during normal processing of requests, # they are intended only to process internally redirected requests (for example error_page, try_files). [ configuration E ] } 可以看到上面的例子中有5種不同類型的location，其中第4個帶 “~” 號前綴的為需要正則匹配的location，nginx在進行url解析時對這5種不同類型的location具有不同的優先級規則，大致的規則如下：
1，字符串精確匹配到一個帶 “=” 號前綴的location，則停止，且使用這個location的配置；
2，字符串匹配剩下的非正則和非特殊location，如果匹配到某個帶 "^~" 前綴的location，則停止；
3，正則匹配，匹配順序為location在配置文件中出現的順序。如果匹配到某個正則location，則停止，并使用這個location的配置；否則，使用步驟2中得到的具有最大字符串匹配的location配置。
例如，對下面的請求有:
1， / -> 精確匹配到第1個location，匹配停止，使用configuration A
2，/some/other/url -> 首先前綴部分字符串匹配到了第2個location，然后進行正則匹配，顯然沒有匹配上，則使用第2個location的配置configurationB
3，/images /1.jpg -> 首先前綴部分字符串匹配到了第2個location，但是接著對第3個location也前綴匹配上了，而且這時已經是配置文件里面對這個url的最大字符串匹配了，并且location帶有 "^~" 前綴，則不再進行正則匹配，最終使用configuration C
4，/some/other/path/to/1.jpg -> 首先前綴部分同樣字符串匹配到了第2個location，然后進行正則匹配，這時正則匹配成功，則使用congifuration D
nginx的url匹配規則實際上有點不妥，大部分情況下一個url必須先進行字符串匹配，然后再做正則匹配，但是實際上如果先做正則匹配，沒有匹配上再 做字符串匹配，在很多情況下可以節省掉做字符串匹配的時間。不管怎樣，先來看一下nginx源碼里面的實現，在介紹匹配location過程之前，先來介 紹一下nginx里面對location的組織方式，實際上在配置解析階段，nginx將字符串匹配的location和正則匹配的location分別 存儲在http core模塊的loc配置ngx_http_core_loc_conf_t結構的下面2個字段：
ngx_http_location_tree_node_t *static_locations; (NGX_PCRE) ngx_http_core_loc_conf_t **regex_locations; if
從這2個字段的類型可以看出，字符串匹配的location被組織成了一個location tree，而正則匹配的location只是一個數組，
location tree和regex_locations數組建立過程在ngx_http_block中：/* create location trees */ for (s = 0; s < cmcf->servers.nelts; s++) { clcf = cscfp[s]->ctx->loc_conf[ngx_http_core_module.ctx_index]; if (ngx_http_init_locations(cf, cscfp[s], clcf) != NGX_OK) { return NGX_CONF_ERROR; } if (ngx_http_init_static_location_trees(cf, clcf) != NGX_OK) { return NGX_CONF_ERROR; } } 經過配置的讀取之后，所有server都被保存在http core模塊的main配置中的servers數組中，而每個server里面的location都被按配置中出現的順序保存在http core模塊的loc配置的locations隊列中，上面的代碼中先對每個server的location進行排序和分類處理，這一步發生在 ngx_http_init_location()函數中：
static ngx_int_t ngx_http_init_locations(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_srv_conf_t *cscf, ngx_http_core_loc_conf_t *pclcf) { ... locations = pclcf->locations; ... /* 按照類型排序location，排序完后的隊列： (exact_match 或 inclusive) (排序好的，如果某個exact_match名字和inclusive location相同，exact_match排在前面) | regex（未排序）| named(排序好的) | noname（未排序）*/ ngx_queue_sort(locations, ngx_http_cmp_locations); named = NULL; n = 0; #if (NGX_PCRE) regex = NULL; r = 0; #endif for (q = ngx_queue_head(locations); q != ngx_queue_sentinel(locations); q = ngx_queue_next(q)) { lq = (ngx_http_location_queue_t *) q; clcf = lq->exact ? lq->exact : lq->inclusive; /* 由于可能存在nested location，也就是location里面嵌套的location，這里需要遞歸的處理一下當前location下面的nested location */ if (ngx_http_init_locations(cf, NULL, clcf) != NGX_OK) { return NGX_ERROR; } #if (NGX_PCRE) if (clcf->regex) { r++; if (regex == NULL) { regex = q; } continue; } #endif if (clcf->named) { n++; if (named == NULL) { named = q; } continue; } if (clcf->noname) { break; } } if (q != ngx_queue_sentinel(locations)) { ngx_queue_split(locations, q, &tail); } /* 如果有named location，將它們保存在所屬server的named_locations數組中 */ if (named) { clcfp = ngx_palloc(cf->pool, (n + 1) * sizeof(ngx_http_core_loc_conf_t **)); if (clcfp == NULL) { return NGX_ERROR; } cscf->named_locations = clcfp; for (q = named; q != ngx_queue_sentinel(locations); q = ngx_queue_next(q)) { lq = (ngx_http_location_queue_t *) q; *(clcfp++) = lq->exact; } *clcfp = NULL; ngx_queue_split(locations, named, &tail); } #if (NGX_PCRE) /* 如果有正則匹配location，將它們保存在所屬server的http core模塊的loc配置的regex_locations 數組中， 這里和named location保存位置不同的原因是由于named location只能存在server里面，而regex location可以作為nested location */ if (regex) { clcfp = ngx_palloc(cf->pool, (r + 1) * sizeof(ngx_http_core_loc_conf_t **)); if (clcfp == NULL) { return NGX_ERROR; } pclcf->regex_locations = clcfp; for (q = regex; q != ngx_queue_sentinel(locations); q = ngx_queue_next(q)) { lq = (ngx_http_location_queue_t *) q; *(clcfp++) = lq->exact; } *clcfp = NULL; ngx_queue_split(locations, regex, &tail); } #endif return NGX_OK; }
上面的步驟將正則匹配的location保存好了，location tree的建立在ngx_http_init_static_location_trees中進行：
static ngx_int_t ngx_http_init_static_location_trees(ngx_conf_t *cf, ngx_http_core_loc_conf_t *pclcf) { ngx_queue_t *q, *locations; ngx_http_core_loc_conf_t *clcf; ngx_http_location_queue_t *lq; locations = pclcf->locations; if (locations == NULL) { return NGX_OK; } if (ngx_queue_empty(locations)) { return NGX_OK; } /* 這里也是由于nested location，需要遞歸一下 */ for (q = ngx_queue_head(locations); q != ngx_queue_sentinel(locations); q = ngx_queue_next(q)) { lq = (ngx_http_location_queue_t *) q; clcf = lq->exact ? lq->exact : lq->inclusive; if (ngx_http_init_static_location_trees(cf, clcf) != NGX_OK) { return NGX_ERROR; } } /* join隊列中名字相同的inclusive和exact類型location，也就是如果某個exact_match的location名字和普通字符串匹配的location名字相同的話， 就將它們合到一個節點中，分別保存在節點的exact和inclusive下，這一步的目的實際是去重，為后面的建立排序樹做準備 */ if (ngx_http_join_exact_locations(cf, locations) != NGX_OK) { return NGX_ERROR; } /* 遞歸每個location節點，得到當前節點的名字為其前綴的location的列表，保存在當前節點的list字段下 */ ngx_http_create_locations_list(locations, ngx_queue_head(locations)); /* 遞歸建立location三叉排序樹 */ pclcf->static_locations = ngx_http_create_locations_tree(cf, locations, 0); if (pclcf->static_locations == NULL) { return NGX_ERROR; } return NGX_OK; } 經過ngx_http_init_location（）函數處理之后，locations隊列已經是排好序的了，建立三叉樹的過程的主要工作都在ngx_http_create_locations_list()和ngx_http_create_locations_tree()中完成，這2個 函數都是遞歸函數，第1個函數遞歸locations隊列中的每個節點，得到以當前節點的名字為前綴的location，并保存在當前節點的list字段 下，例如，對下列location：
location /xyz { } location = /xyz { } location /xyza { } location /xyzab { } location /xyzb { } location /abc { } location /efg { } location /efgaa { } 排序的結果為/abc /efg /efgaa =/xyz /xyz /xyza /xyzab /xyzb，去重后結果為 /abc /efg /efgaa /xyz /xyza /xyzab/xyzb，ngx_http_create_locations_list()執行后的結果為：
最后，來看下ngx_http_create_locations_tree函數：
static ngx_http_location_tree_node_t * ngx_http_create_locations_tree(ngx_conf_t *cf, ngx_queue_t *locations, size_t prefix) { ... /* 根節點為locations隊列的中間節點 */ q = ngx_queue_middle(locations); lq = (ngx_http_location_queue_t *) q; len = lq->name->len - prefix; node = ngx_palloc(cf->pool, offsetof(ngx_http_location_tree_node_t, name) + len); if (node == NULL) { return NULL; } node->left = NULL; node->right = NULL; node->tree = NULL; node->exact = lq->exact; node->inclusive = lq->inclusive; node->auto_redirect = (u_char) ((lq->exact && lq->exact->auto_redirect) || (lq->inclusive && lq->inclusive->auto_redirect)); node->len = (u_char) len; ngx_memcpy(node->name, &lq->name->data[prefix], len); /* 從中間節點開始斷開 */ ngx_queue_split(locations, q, &tail); if (ngx_queue_empty(locations)) { /* * ngx_queue_split() insures that if left part is empty, * then right one is empty too */ goto inclusive; } /* 從locations左半部分得到左子樹 */ node->left = ngx_http_create_locations_tree(cf, locations, prefix); if (node->left == NULL) { return NULL; } ngx_queue_remove(q); if (ngx_queue_empty(&tail)) { goto inclusive; } /* 從locations右半部分得到右子樹 */ node->right = ngx_http_create_locations_tree(cf, &tail, prefix); if (node->right == NULL) { return NULL; } inclusive: if (ngx_queue_empty(&lq->list)) { return node; } /* 從list隊列得到tree子樹 */ node->tree = ngx_http_create_locations_tree(cf, &lq->list, prefix + len); if (node->tree == NULL) { return NULL; } return node; } location tree節點的ngx_http_location_tree_node_s結構：struct ngx_http_location_tree_node_s { ngx_http_location_tree_node_t *left; ngx_http_location_tree_node_t *right; ngx_http_location_tree_node_t *tree; ngx_http_core_loc_conf_t *exact; ngx_http_core_loc_conf_t *inclusive; u_char auto_redirect; u_char len; u_char name[1]; }; location tree結構用到的是left，right，tree 這3個字段， location tree實際上是一個三叉的字符串排序樹，而且這里如果某個節點只考慮左，右子樹，它是一顆平衡樹，它的建立過程有點類似于一顆平衡排序二叉樹的建立過程，先排序再用二分查找找到的節點順序插入，ngx_http_location_tree_node_s的tree節點也是一顆平衡排序樹，它是用該節點由ngx_http_create_locations_list()得到的list建立的，也就是該節點的名字是它的tree子樹里面的所有節點名字的前綴，所以tree子樹里面的所有節點的名字不用保存公共前綴，而且查找的時候，如果是轉向tree節點的話，也是不需要再比較父節點的那段字符串了。
ngx_http_create_locations_tree()函數寫的很清晰，它有一個參數是隊列locations，它返回一顆三叉樹，根節點為locations的中間節點，其左子樹為locations隊列的左半部分建立的location tree，右子樹為location隊列的右半部分建立的tree，tree節點為該根節點的list隊列建立的tree。
最終建立的location tree如下（為了方便閱讀，圖中列出了tree節點的完整名字）：
PS：關于 location modifier
1. =
這會完全匹配指定的 pattern ，且這里的 pattern 被限制成簡單的字符串，也就是說這里不能使用正則表達式。
Example:server { server_name vevb.com; location = /abcd { […] }} 匹配情況：
http://vevb.com/abcd # 正好完全匹配 http://vevb.com/ABCD # 如果運行 Nginx server 的系統本身對大小寫不敏感，比如 Windows ，那么也匹配 http://vevb.com/abcd?param1¶m2 # 忽略查詢串參數（query string arguments），這里就是 /abcd 后面的 ?param1¶m2 http://vevb.com/abcd/ # 不匹配，因為末尾存在反斜杠（trailing slash），Nginx 不認為這種情況是完全匹配 http://vevb.com/abcde # 不匹配，因為不是完全匹配
2. (None)
可以不寫 location modifier ，Nginx 仍然能去匹配 pattern 。這種情況下，匹配那些以指定的 patern 開頭的 URI，注意這里的 URI 只能是普通字符串，不能使用正則表達式。
Example:server { server_name vevb.com; location /abcd { […] }} 匹配情況：
http://vevb.com/abcd # 正好完全匹配 http://vevb.com/ABCD # 如果運行 Nginx server 的系統本身對大小寫不敏感，比如 Windows ，那么也匹配 http://vevb.com/abcd?param1¶m2 # 忽略查詢串參數（query string arguments），這里就是 /abcd 后面的 ?param1¶m2 http://vevb.com/abcd/ # 末尾存在反斜杠（trailing slash）也屬于匹配范圍內 http://vevb.com/abcde # 仍然匹配，因為 URI 是以 pattern 開頭的
3. ~
這個 location modifier 對大小寫敏感，且 pattern 須是正則表達式
Example:server { server_name vevb.com; location ~ ^/abcd$ { […] }} 匹配情況：
http://vevb.com/abcd # 完全匹配 http://vevb.com/ABCD # 不匹配，~ 對大小寫是敏感的 http://vevb.com/abcd?param1¶m2 # 忽略查詢串參數（query string arguments），這里就是 /abcd 后面的 ?param1¶m2 http://vevb.com/abcd/ # 不匹配，因為末尾存在反斜杠（trailing slash），并不匹配正則表達式 ^/abcd$ http://vevb.com/abcde # 不匹配正則表達式 ^/abcd$
注意：對于一些對大小寫不敏感的系統，比如 Windows ，~ 和 ~* 都是不起作用的，這主要是操作系統的原因。
4. ~*
與 ~ 類似，但這個 location modifier 不區分大小寫，pattern 須是正則表達式
Example:server { server_name vevb.com; location ~* ^/abcd$ { […] }} 匹配情況：
http://vevb.com/abcd # 完全匹配 http://vevb.com/ABCD # 匹配，這就是它不區分大小寫的特性 http://vevb.com/abcd?param1¶m2 # 忽略查詢串參數（query string arguments），這里就是 /abcd 后面的 ?param1¶m2 http://vevb.com/abcd/ # 不匹配，因為末尾存在反斜杠（trailing slash），并不匹配正則表達式 ^/abcd$ http://vevb.com/abcde # 不匹配正則表達式 ^/abcd$
5. ^~
匹配情況類似 2. (None) 的情況，以指定匹配模式開頭的 URI 被匹配，不同的是，一旦匹配成功，那么 Nginx 就停止去尋找其他的 Location 塊進行匹配了（與 Location 匹配順序有關）
6. @
用于定義一個 Location 塊，且該塊不能被外部 Client 所訪問，只能被 Nginx 內部配置指令所訪問，比如 try_files or error_page
