如何在 Visual Studio 编译调试 Windows 版本的 Nginx 源码？

范蠡

发布于 2023-01-04 21:05:32

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在我们的《C/C++ 网络编程实战训练营》第二课，我们给大家布置了两个作业，其中之一是为 Nginx 源码制作一个 Visual Studio 工程文件，可以在 Visual Studio 中调试 Windows 版本的 Nginx，这个作业的目的是：

熟悉 Visual Studio 的常用工程配置和目录结构；
熟悉 Visual Studio 中如何调试 Windows 程序；
得到一份可以在 Visual Studio 中调试的 Nginx 版本，为后续继续学习 Nginx 做铺垫。

不少同学在完成这个作业时感觉特别困难，遇到各种错误，本文将详细介绍这一过程。

在 Nginx 官网有一篇帮助文档，告诉我们如何编译生成 Windows 版本的 Nginx，文档链接：https://nginx.org/en/docs/howto_build_on_win32.html

但是这个文档语焉不详，很多关键步骤都没说清楚。本文来详细介绍一下，如何为 Nginx 源码制作一个 Visual Studio 工程文件，并利用 Visual Studio 强大的编译和调试能力学习 Nginx 源码。

根据这个帮助文档，我们需要安装如下依赖环境：

Visual Studio
MSYS or MSYS2.
Perl, if you want to build OpenSSL® and nginx with SSL support. For example ActivePerl or Strawberry Perl.
Mercurial client.
PCRE, zlib and OpenSSL libraries sources.

其中，Mercurial 不是必需的，我们可以根据官方给的这个链接，安装 Visual Studio 2022、MSYS2、Strawberry Perl，并下载三个依赖库，我们实际下载的三个文件名和版本号是：

OpenSSL_1_1_1m.tar.gz
pcre2-10.40.tar.gz
zlib-1.2.11.tar.gz

官网 nginx.org 下载链接中提供的 nginx 源码只有 Linux 相关的头文件，缺少 Windows 平台对应的头文件，所以这个源码是无法在 Windows 平台编译的。

我们可以在上述帮助文档链接的第一步中给出 hg 网址中下载带 Windows 平台的头文件的源码。

hg clone http://hg.nginx.org/nginx

浏览器中访问 http://hg.nginx.org/nginx 这个链接，在左侧导航栏中 zip 或者 tar 包链接中选择一个版本下载：

或者在 github Nginx 仓库 https://github.com/nginx/nginx/tags 已经发布的 tags 中下载一个源码包：

这里我们选择后者，下载源码包 nginx-release-1.23.2.tar.gz，解压后，调整目录结构如下：

然后，将上述三个依赖包 OpenSSL_1_1_1m.tar.gzpcre2-10.40.tar.gzzlib-1.2.11.tar.gz 放入 nginx-release-1.23.2 目录下的 thirdParty 目录。

然后启动 MSYS2，进入 nginx-release-1.23.2，在这个目录下建立子目录 objs，在 objs 目录下新建目录 lib，然后将上述三个依赖包解压到 lib 目录：

mkdir -p objs/lib
cd objs/lib
tar -xzf ../../thirdParty/pcre2-10.40.tar.gz
tar -xzf ../../thirdParty/zlib-1.2.11.tar.gz
tar -xzf ../../thirdParty/OpenSSL_1_1_1m.tar.gz

然后进行上两层目录，回到根目录 nginx-release-1.23，执行：

auto/configure \
    --with-cc=cl \
    --with-debug \
    --prefix= \
    --conf-path=conf/nginx.conf \
    --pid-path=logs/nginx.pid \
    --http-log-path=logs/access.log \
    --error-log-path=logs/error.log \
    --sbin-path=nginx.exe \
    --http-client-body-temp-path=temp/client_body_temp \
    --http-proxy-temp-path=temp/proxy_temp \
    --http-fastcgi-temp-path=temp/fastcgi_temp \
    --http-scgi-temp-path=temp/scgi_temp \
    --http-uwsgi-temp-path=temp/uwsgi_temp \
    --with-cc-opt=-DFD_SETSIZE=1024 \
    --with-pcre=objs/lib/pcre2-10.40 \
    --with-zlib=objs/lib/zlib-1.2.11 \
    --with-openssl=objs/lib/openssl-1.1.1m \
    --with-openssl-opt=no-asm \
    --with-http_ssl_module

注意：objs/lib/pcre2-10.40 objs/lib/zlib-1.2.11 objs/lib/openssl-1.1.1m 三个目录要改成你的 objs/lib 下三个依赖库解压后的实际子目录。

执行这个命令会生成 Makefile 文件，输出如下：

zhangyl@zhangyl-pc MSYS /e/nginx-release-1.23.2
# auto/configure \
    --with-cc=cl \
    --with-debug \
    --prefix= \
    --conf-path=conf/nginx.conf \
    --pid-path=logs/nginx.pid \
    --http-log-path=logs/access.log \
    --error-log-path=logs/error.log \
    --sbin-path=nginx.exe \
    --http-client-body-temp-path=temp/client_body_temp \
    --http-proxy-temp-path=temp/proxy_temp \
    --http-fastcgi-temp-path=temp/fastcgi_temp \
    --http-scgi-temp-path=temp/scgi_temp \
    --http-uwsgi-temp-path=temp/uwsgi_temp \
    --with-cc-opt=-DFD_SETSIZE=1024 \
    --with-pcre=objs/lib/pcre2-10.40 \
    --with-zlib=objs/lib/zlib-1.2.11 \
    --with-openssl=objs/lib/openssl-1.1.1m \
    --with-openssl-opt=no-asm \
    --with-http_ssl_module
checking for OS
 + MSYS_NT-10.0-19044 3.3.5-341.x86_64 x86_64
 + using Microsoft Visual C++ compiler
 + cl version: 19.32.31332 for x64
checking for MSYS_NT-10.0-19044 specific features
creating objs/Makefile

Configuration summary
  + using PCRE2 library: objs/lib/pcre2-10.40
  + using OpenSSL library: objs/lib/openssl-1.1.1m
  + using zlib library: objs/lib/zlib-1.2.11

  nginx path prefix: ""
  nginx binary file: "/nginx.exe"
  nginx modules path: "/modules"
  nginx configuration prefix: "/conf"
  nginx configuration file: "/conf/nginx.conf"
  nginx pid file: "/logs/nginx.pid"
  nginx error log file: "/logs/error.log"
  nginx http access log file: "/logs/access.log"
  nginx http client request body temporary files: "temp/client_body_temp"
  nginx http proxy temporary files: "temp/proxy_temp"
  nginx http fastcgi temporary files: "temp/fastcgi_temp"
  nginx http uwsgi temporary files: "temp/uwsgi_temp"
  nginx http scgi temporary files: "temp/scgi_temp"

我们这里想编译 64 位版本的 Nginx，因此在电脑开始菜单选择 64 位版本的命令行工具以管理员权限启动：

然后进入 nginx-release-1.23.2 目录，执行：

cd E:\nginx-release-1.23.2
nmake -f objs/Makefile

大约等了几分钟后，使用 nmake 编译 Windows 版本成功。

注意：如果在这个过程中提示找不到 sed，sed 原是 Linux 下的程序，我们安装了 MSYS2 之后，在 MSYS2 安装目录下就有了这个文件，叫 sed.exe，将这个文件添加到电脑环境变量 PATH 中即可，例如我的机器上的目录是 D:\msys64\usr\bin。

接着我们开始创建 Nginx 的 Visual Studio 解决方案文件。

我们先打开 Visual Studio 2022 新建一个名为 nginx-release-1.23.2 的工程，删掉工程中默认的 Header 和 Source 目录，然后保存并关闭解决方案文件。

此时 Visual Studio 会在根目录 nginx-release-1.23.2 下新建了一个 nginx-release-1.23.2 子目录，我们将 nginx-release-1.23.2.sln nginx-release-1.23.2.vcxproj nginx-release-1.23.2.vcxproj.filters 三个文件拷贝到根目录 nginx-release-1.23.2 中，然后删掉子目录 nginx-release-1.23.2，接着用 Visual Studio 打开这个 nginx-release-1.23.2.sln 解决方案，然后在这个工程中新建与 src 目录一样的层级结构，如图所示：

然后将 src 子目录下对应的各个 .h 文件和 .c 文件加到 VS 工程对应的目录。

接着修改工程属性设置：

将目标输出文件修改为 ./bin/nginx.exe，一共有两个地方需要修改。

2. 由于 Nginx 的自带各个头文件都是用尖括号 <> 形式的 #include，例如：

因此，我们需要把这些目录加入到工程的 include 目录，同时 Nginx 依赖 zlib、openssl、pcre2 三个库，我们也需要这三个库的头文件也添加到工程的 include 目录。

在前面步骤，我们已经生成了 zlib、openssl、pcre2 对应的 lib 文件，我们也需要把他们添加到 VS 的工程 Library 目录，一共两个地方：

配置好之后，我们尝试编译 Nginx 工程，发现报如下错误：

我们在根目录 nginx-release-1.23.2 搜索文件 ngx_auto_headers.h，发现它在 objs 目录，我们将 objs 目录也添加到 Nginx 工程的 include 目录：

再次编译 Nginx 工程，此时报如下错误：

E:\nginx-release-1.23.2\src\event\ngx_event_openssl.h(17,10): fatal error C1083: Cannot open include file: 'openssl/ssl.h': No such file or directory

这个文件在 objs\lib\openssl-1.1.1m\openssl\include，我们将它也添加到工程的 include 目录，然后再次编译。

再次报错 ngx_iocp_module.h 文件找不到，这个文件在 src\event\modules 目录下，我们将这个目录也添加到工程的 include 目录，然后再次编译。

编译时，会有类似如下一些错误或者警告：

1>nginx.c
1>E:\nginx-release-1.23.2\src\core\nginx.c(717,9): warning C4133: 'function': incompatible types - from 'const char *' to 'LPCWSTR'
1>E:\nginx-release-1.23.2\src\core\nginx.c(732,13): warning C4133: 'function': incompatible types - from 'const char *' to 'LPCWSTR'
1>E:\nginx-release-1.23.2\src\core\nginx.c(971,13): warning C4133: 'function': incompatible types - from 'char *' to 'LPWSTR'
1>E:\nginx-release-1.23.2\src\core\nginx.c(1557,14): warning C4133: 'function': incompatible types - from 'char *' to 'LPCWSTR'

我们将工程的字符集设置改成多字节：

继续编译会提示 ngx_http_ssi_filter_module.h 找不到，同样的道理找到该文件，将该文件所在目录添加到工程属性 include 目录中。

此时 ngx_thread_pool.c 中会报一些编译错误，这个文件是 Linux 平台才会用，我们将其从工程中移除。

同理 ngx_http_geoip_module.c 也不需要将其从工程中移除。

在移除以下文件之后：

ngx_thread_pool.c
ngx_http_geoip_module.c
ngx_http_xslt_filter_module.c
ngx_event_connectex.c
ngx_http_grpc_module.c
ngx_http_stub_status_module.c
ngx_http_v2.h
ngx_http_v2.c
ngx_http_dav_module.c
ngx_http_degradation_module.c
ngx_http_image_filter_module.c
ngx_http_realip_module.c
ngx_http_v2_encode.c
ngx_http_perl_module.h
ngx_http_perl_module.c
ngx_http_v2_filter_module.c
ngx_http_v2_module.h
ngx_http_v2_module.c
ngx_http_v2_table.c
ngx_mail_ssl_module.h
ngx_mail_ssl_module.c
ngx_service.c
ngx_stream_geoip_module.c
ngx_stream_ssl_module.h
ngx_stream_ssl_module.c
ngx_stream_upstream_zone_module.c
ngx_select_module.c

编译终于编译过了，但是报如下链接错误：

这是因为依赖 Ws2_32.lib 和 Crypt32.lib 库，我们需要给工程添加上。

再次编译，报如下错误：

ngx_modules 和 ngx_module_names 这两个变量定义在 obj 目录下的 ngx_modules.c 文件中，这个文件是前面步骤执行 configure 命令生成的，具体包含哪些 modules，根据我们给 configure 传递的参数决定。

我们将 ngx_modules.c 和同目录下 ngx_auto_headers.h 和 ngx_auto_config.h 添加到工程中去，为了保持目录结构，我们在工程中新建一个 objs 目录。如下图所示：

接着编译，报如下链接错误：

ngx_google_perftools_module.obj : error LNK2019: unresolved external symbol ProfilerStart referenced in function ngx_google_perftools_worker
1>ngx_google_perftools_module.obj : error LNK2019: unresolved external symbol ProfilerStop referenced in function ngx_google_perftools_worker
1>ngx_google_perftools_module.obj : error LNK2019: unresolved external symbol ProfilerRegisterThread referenced in function ngx_google_perftools_worker

可以移除掉项目中的 misc/ngx_google_perftools_module.c 文件。

最后还有一个小的警告：

1>d:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Enterprise\MSBuild\Microsoft\VC\v170\Microsoft.CppBuild.targets(1371,5): warning MSB8012: TargetPath(E:\nginx-release-1.23.2\bin\nginx.exe.exe) does not match the Linker's OutputFile property value (E:\nginx-release-1.23.2\bin\nginx.exe). This may cause your project to build incorrectly. To correct this, please make sure that $(OutDir), $(TargetName) and $(TargetExt) property values match the value specified in %(Link.OutputFile).
1>d:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Enterprise\MSBuild\Microsoft\VC\v170\Microsoft.CppBuild.targets(1373,5): warning MSB8012: TargetName(nginx.exe) does not match the Linker's OutputFile property value (nginx). This may cause your project to build incorrectly. To correct this, please make sure that $(OutDir), $(TargetName) and $(TargetExt) property values match the value specified in %(Link.OutputFile).

这是因为我们前面步骤中配置工程输出文件信息中，有一处配置错了，导致两处的目标文件输出设置不一样，我们修改一下。

至此，整个工程就可以编译了。

但是启动时，Nginx 仍然无法启动，如下图所示：

这是因为相关目录不存在，我们在 bin 目录下创建 logs 和 temp 目录，并将根目录下 conf 整个目录拷贝一份到 bin 目录下，将 docs/html 目录也拷贝到 bin 目录下。

然后在 VS 工程属性设置中将工作目录改成 bin 目录，同时设置命令行参数为 -c nginx.conf。

至此，Nginx 就可以启动了。

我们在浏览器中，输入 http://127.0.0.1，端口号默认是 80，就会看到 Nginx 默认页面。

但是，此时会产生两个 Nginx 进程，我们可以在任务管理器中看到，这是因为 Nginx 是多进程模型，默认会有一个 Master 进程和一个 Worker 进程。

两个进程不方便我们调试 Nginx，我们修改 bin/conf/nginx.conf 配置文件，增加如下一行：

#user  nobody;
worker_processes  1;
#新增配置行
master_process    off;

这个时候，任务管理器中仍然有两个 nginx.exe，其中有一个是上次调试时产生的，不会自动退出，我们如果区分不了，将两个都结束掉，然后重新启动调试即可。

现在，我们在 ngx_http_parse.c:137 行添加一个断点，然后再次在浏览器中访问 http://127.0.0.1，断点按预期的效果触发，我们可以看到接收缓冲区就是浏览器发给我们的 HTTP 报文。

这样我们就可以利用 Visual Studio 强大的调试能力愉快地调试和分析 Nginx 源码了，同时我们也得到了一份 Nginx VS 工程项目。

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原始发表：2022-11-22，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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