协程机制

• 基于用户态模拟出来的独立的运行空间；
• 协程依附于线程的内存模型，切换开销小；
• 协程遇到阻塞就归还执行权限，协程的代码以完全同步的方式模拟异步的调用，编程很容易；
• 协程本质上是在线程中串行执行的，对任何共享变量的访问无需加锁；

Nginx 协程

• Nginx 的每一个 Worker 进程都是在 epoll 或 kqueue 这种事件模型之上，封装成协程；当一个 Socket 句柄接收到一个 HTTP Request 操作的时候，这个 epoll 对应的 Socket 就会被唤醒，此时 Nginx 会 new 出一个协程，这个协程会处理 HTTP Request 的完整生命周期，如果处理过程中没有发生阻塞，协程会返回 HTTP Response 给 Nginx 的 epoll 模型做 Socket 的write；一旦处理过程中有 Block 的操作，比如协程要将请求反向代理给后端服务器，等待后端服务器的返回，此时协程放弃自己的执行权限，并把和后端服务器的连接注册到 epoll 事件里，等待这个事件被后端服务器的 Response 唤醒，一旦该事件被唤醒之后，Nginx 的 Worker 进程又会重新 new 一个协程出来，做之后的事情；因此每个操作都不会 Block Worker 进程自身的操作，都是依赖 epoll 操作完成的；在整个的串行链路上，看上去就是几个协程串行在一起，完成一个请求的处理过程；
• 每一个请求都有一个协程进行处理；
• 即使 nginx_lua 需要执行 Lua，相对于 C 来说是有一定的开销，但依旧能保证高并发能力；

Nginx 的协程机制

• Nginx 的每个 Worker 进程内部都创建了一个 Lua 虚拟机，用来跑 Lua 的脚本文件；
• Worker 进程内的所有协程共享同一个 Lua 虚拟机；
• 每一个请求由一个 Lua 协程处理，每个请求的之间的数据是隔离的；
• Lua 代码调用 IO 等异步接口时，协程被挂起，上下文的数据保持不变；一个 HTTP 请求被一个协程处理，遇到 IO 阻塞的时候，在 epoll 模型上注册完，把自己挂起，等到 epoll 模型收到数据返回后，唤醒自己，执行下面的操作，因此，不同 HTTP 请求之间的数据是隔离的；Java 的 Servlet 是用一个线程处理一个 HTTP 请求；Nginx 的 Worker 进程是单线程模型的，其对 HTTP 请求的处理都是用协程完成的；Nginx 的协程遇到阻塞，依靠 epoll 模型解决；Java 中遇到阻塞就等待，因为本身就是多线程的模型；Nginx 的协程机制是比 Java Servlet 的多线程模型更加高效；
• 协程遇到 IO 调用，自动保存，不阻塞 Worker 进程；
• IO 异步操作完成后，还原协程上下文，代码继续执行；
• Nginx 协程的好处是，在编写代码的时候，无需考虑异步的方式，完全可以以同步的方式编写；当协程运行的时候发生了阻塞，比如发起 IO 调用，会在 Nginx 的 epoll 的模型上注册一个回调的句柄，放弃自己的执行权限，当 epoll 模型接收到了阻塞调用的返回之后，会再将对应的协程唤醒，对应的协程代码就像同步调用一样，返回的时候已经获得了 CPU 的执行权限；

Lua 的协程机制

• Lua 的协程机制和 Nginx 的是一样的，因此 Nginx 可以使用 Lua 作为插件模块，使用协程做对应的插件开发；

Nginx Lua 插载点

• Nginx 提供了很多 Nginx Lua 的插载点，能够在 Nginx 的不同的生命阶段，完成 Lua 脚本插件式的加载，并执行对应的 Lua 程序，顺序如图：

  
  
  Nginx 的 Lua 挂载点.png

几个重要的插载点

• init_by_lua：指定系统启动时调用的 Lua 脚本；
• init_worker_by_lua：指定 Worker 进程启动时调用的 Lua 脚本；
• set_by_lua：Nginx 变量使用复杂的 lua return；
• rewrite_by_lua：指定重写 URL 规则的 Lua 脚本；
• access_by_lua：指定权限验证阶段的 Lua 脚本；
• content_by_lua：指定内容输出节点的 Lua 脚本；

Nginx 的处理阶段

1. NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0, // 读取请求头部
2. NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE // 执行 uri 的 rewrite，比如访问 /resources/ 的目录 rewrite 到 static 目录；
3. NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE // 根据 uri 替换掉 location
4. NGX_HTTP_REWRITE_PHASE // 根据替换结果继续执行 rewrite
5. NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE // 执行 rewrite 的后处理过程
6. NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE // 认证预处理，比如请求限制，连接限制
7. NGX_HTTP_ACCESS_PHASE // 认证阶段，比如 token 操作可以从 Java 中移到 Nginx 的这个阶段
8. NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE // 认证后处理，如果认证不通过，就把包丢弃掉
9. NGX_HTTP_TRY_FILES_PHASE // 尝试 try catch 的标签
10. NGX_HTTP_CONTENT_PHASE // 内容处理，可以是返回静态内容，可以是做反向代理，也可以自己写 Lua 脚本返回固定的内容；
11. NGX_HTTP_LOG_PHASE // 日志处理