如何通過 Lua 擴(kuò)展 Nginx

這篇文章主要講解了“如何通過 Lua 擴(kuò)展 Nginx”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“如何通過 Lua 擴(kuò)展 Nginx”吧！

1. ngx_lua 模塊

• Nginx 模塊需要用 C 開發(fā)，而且必須符合一系列復(fù)雜的規(guī)則，最重要的用 C 開發(fā)模塊必須要熟悉 Nginx 的源代碼，使得開發(fā)者對(duì)其望而生畏。

• ngx_lua 模塊通過將 lua 解釋器集成進(jìn) Nginx，可以采用 lua 腳本實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。

• 該模塊具有以下特性：

• 高并發(fā)、非阻塞地處理各種請(qǐng)求。

• Lua 內(nèi)建協(xié)程，這樣就可以很好地將異步回調(diào)轉(zhuǎn)換成順序調(diào)用的形式。

• 每個(gè)協(xié)程都有一個(gè)獨(dú)立的全局環(huán)境（變量空間），繼承于全局共享的、只讀的“comman data”。

• 得益于 Lua 協(xié)程的支持，ngx_lua 在處理 10000 個(gè)并發(fā)請(qǐng)求時(shí)只需要很少的內(nèi)存。根據(jù)測(cè)試，ngx_lua 處理每個(gè)請(qǐng)求只需要 2KB 的內(nèi)存，如果使用 LuaJIT 則會(huì)更少。

• ngx_lua 非常適合用于實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的、高并發(fā)的服務(wù)。

2. 協(xié)程（Coroutine）

1. 協(xié)程類似一種多線程，與多線程的區(qū)別

• 協(xié)程并非 os 線程，所以創(chuàng)建、切換開銷比線程相對(duì)較小。

• 協(xié)程與線程一樣有自己的棧、局部變量等，但是協(xié)程的棧是在用戶進(jìn)程空間模擬的，所以創(chuàng)建、開銷很小。

• 多線程程序是多個(gè)線程并發(fā)執(zhí)行，也就是說(shuō)在一瞬間有多個(gè)控制流在執(zhí)行。而協(xié)程強(qiáng)調(diào)的是一種多個(gè)協(xié)程間協(xié)作的關(guān)系，只有當(dāng)一個(gè)協(xié)程主動(dòng)放棄執(zhí)行權(quán)，另一個(gè)協(xié)程才能取得執(zhí)行權(quán)，所以在某一瞬間，多個(gè)協(xié)程間只有一個(gè)在運(yùn)行。

• 由于多個(gè)協(xié)程是只有一個(gè)在運(yùn)行，所以對(duì)于臨界區(qū)的訪問不需要加鎖，而多線程的情況則必須加鎖。

• 多線程程序由于有多個(gè)控制流，所以程序的行為不可控，而多個(gè)協(xié)程的執(zhí)行是由開發(fā)者定義的所以是可控的。

Nginx 的每個(gè) Worker 進(jìn)程都是在 epoll 或 kqueue 這樣的事件模型之上，封裝成協(xié)程，每個(gè)請(qǐng)求都有一個(gè)協(xié)程進(jìn)行處理。這正好與 Lua 內(nèi)建協(xié)程的模型是一致的，所以即使 ngx_lua 需要執(zhí)行 lua，相對(duì) C 有一定的開銷，但依然能保證高并發(fā)能力。

3. Nginx 進(jìn)程模型

• Nginx 采用多進(jìn)程模型，單Master-多Worker，Master 進(jìn)程主要用來(lái)管理 Worker 進(jìn)程。

• Worker 進(jìn)程采用單線程、非阻塞地事件模型（Event Loop，事件循環(huán)）來(lái)實(shí)現(xiàn)端口的監(jiān)聽及客戶端請(qǐng)求的處理和響應(yīng)，同時(shí) Worker 還要處理來(lái)自 Master 的信號(hào)。Worker 進(jìn)程個(gè)數(shù)一般設(shè)置為機(jī)器 CPU 核數(shù)。

1. Master 進(jìn)程具體包括如下 4 個(gè)主要功能

• 接受來(lái)自外界的信號(hào)。

• 向各 Worker 進(jìn)程發(fā)送信號(hào)。

• 監(jiān)控 Worker 進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)。

• 當(dāng) Worker 進(jìn)程退出后（異常情況下），會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)新的 Worker 進(jìn)程。

2. 進(jìn)程模型

4. HTTP 請(qǐng)求處理

5. ngx_lua 指令

• ngx_lua 屬于 nginx 的一部分，它的執(zhí)行指令都包含在 nginx 的 11 個(gè)步驟之中了，相應(yīng)的處理階段可以做插入式處理，即可插拔式架構(gòu)，不過 ngx_lua 并不是所有階段都會(huì)運(yùn)行的；另外指令可以在 http、server、server if、location、location if 幾個(gè)范圍進(jìn)行配置。

6. OpenResty

1. 概念

• OpenResty 是一個(gè)基于 Nginx 與 Lua 的高性能 Web 平臺(tái)，其內(nèi)部集成了大量精良的 Lua 庫(kù)、第三方模塊以及大多數(shù)的依賴項(xiàng)。用于方便地搭建能夠處理超高并發(fā)、擴(kuò)展性極高的動(dòng)態(tài) Web 應(yīng)用、Web 服務(wù)和動(dòng)態(tài)網(wǎng)關(guān)。

2. 工作原理

• OpenResty 通過匯聚各種設(shè)計(jì)精良的 Nginx 模塊（主要由 OpenResty 團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)），從而將 Nginx 有效地變成一個(gè)強(qiáng)大的通用 Web 應(yīng)用平臺(tái)。這樣，Web 開發(fā)人員和系統(tǒng)工程師可以使用 Lua 腳本語(yǔ)言調(diào)用 Nginx 支持的各種 C 以及 Lua 模塊，快速構(gòu)造出足以勝任 10k 乃至 1000k 以上單機(jī)并發(fā)連接的高性能 Web 應(yīng)用系統(tǒng)。

3. 目標(biāo)

• OpenResty 的目標(biāo)是讓你的 Web 服務(wù)直接跑在 Nginx 服務(wù)內(nèi)部，充分利用 Nginx 的非阻塞 I/O 模型，不僅僅對(duì) HTTP 客戶端請(qǐng)求，甚至于對(duì)遠(yuǎn)程后端諸如 MySQL、PostgreSQL、Memcached 以及 Redis 等都進(jìn)行一致的高性能響應(yīng)。

7. ngx_lua 實(shí)例

• content_by_lua：內(nèi)容處理器，接收請(qǐng)求處理并輸出響應(yīng)。

• 該指令工作在 Nginx 處理流程的 content 階段，即內(nèi)容產(chǎn)生階段，是所有請(qǐng)求處理階段中最為重要的階段，因?yàn)檫@個(gè)階段的指令通常是用來(lái)生成 HTTP 響應(yīng)內(nèi)容的。

• 測(cè)試

  輸出：
  $ curl http://127.0.0.1/
  $ Hello,world

  
  

1. 簡(jiǎn)單示例

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;

error_log logs/error.log;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    server {
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua '
                ngx.say("<p>Hello, world!</p>")
            ';
        }
    }

}

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;

error_log logs/error.log;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    server {
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.say('Hello, world!')
            }
        }
    }

}

啟動(dòng)
/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -p `pwd` -c conf/nginx_openresty_01.conf

測(cè)試
curl -i http://127.0.0.1/

2. 休眠示例

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;

error_log logs/error.log;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    server {
        listen 8080;
        location /lua_1 {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.say('Hello, world! @ Time 1!')
                ngx.sleep(3)
                ngx.say('Hello, world! @ Time 2!')
            }
        }
    }

}

啟動(dòng)
/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -p `pwd` -c conf/nginx_openresty_02.conf

測(cè)試
curl -i http://127.0.0.1/lua_1
curl -i http://127.0.0.1/lua_1

3. 帶參數(shù)示例

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;

error_log logs/error.log;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    server {
        listen 8080;
        location /lua_1 {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.say(ngx.var.arg_a)
            }
        }
    }

}

啟動(dòng)
/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -p `pwd` -c conf/nginx_openresty_03.conf

測(cè)試
curl -i http://127.0.0.1?a=nginx_lua

8. OpenResty 連接 redis

配置文件

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;

error_log logs/error.log;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    server {
        listen 8080;
        location ~/redis_lua/(\d+)$ {
            default_type text/html;
            charset utf-8;
            lua_code_cache on;
            content_by_lua_file '/home/zp/openresty/lua/redis.lua';
        }
    }

}

lua 腳本

local json = require("cjson")
local redis = require("resty.redis")
local red = redis:new()
red:set_timeout(1000)
local ip = "127.0.0.1"
local port = 6379
local ok, err = red:connect(ip, port)
if not ok then
    ngx.say('connect to redis error: ', err)
    return ngx.exit(500)
end

local id = ngx.var[1]
local value = "calue-"..id

red:set(id, value)

local resp, err = red:get(id)

if not resp then
    ngx.say('get from redis error: ', err)
    return ngx.exit(500)
end

red:close()

ngx.say(json.encode({content=resp}))

測(cè)試

啟動(dòng)
/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -p `pwd` -c conf/nginx_openresty_04.conf

測(cè)試
curl -i http://127.0.0.1/redis_lua/1
curl -i http://127.0.0.1/redis_lua/2
curl -i http://127.0.0.1/redis_lua/3

感謝各位的閱讀，以上就是“如何通過 Lua 擴(kuò)展 Nginx”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)如何通過 Lua 擴(kuò)展 Nginx這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！