高并发 Nginx+Lua OpenResty系列（3）——模块指令

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Nginx共11个处理阶段，而相应的处理阶段是可以做插入式处理，即可插拔式架构；另外指令可以在http、server、server if、location、location if几个范围进行配置：

指令	所处处理阶段	使用范围	解释
init_by_lua init_by_lua_file	loading-config	http	nginx Master进程加载配置时执行；通常用于初始化全局配置/预加载Lua模块
init_worker_by_lua init_worker_by_lua_file	starting-worker	http	每个Nginx Worker进程启动时调用的计时器，如果Master进程不允许则只会在init_by_lua之后调用；通常用于定时拉取配置/数据，或者后端服务的健康检查
set_by_lua set_by_lua_file	rewrite	server,server if,location,location if	设置nginx变量，可以实现复杂的赋值逻辑；此处是阻塞的，Lua代码要做到非常快；
rewrite_by_lua rewrite_by_lua_file	rewrite tail	http,server,location,location if	rrewrite阶段处理，可以实现复杂的转发/重定向逻辑；
access_by_lua access_by_lua_file	access tail	http,server,location,location if	请求访问阶段处理，用于访问控制
content_by_lua content_by_lua_file	content	location，location if	内容处理器，接收请求处理并输出响应
header_filter_by_lua header_filter_by_lua_file	output-header-filter	http，server，location，location if	设置header和cookie
body_filter_by_lua body_filter_by_lua_file	output-body-filter	http，server，location，location if	对响应数据进行过滤，比如截断、替换。
log_by_lua log_by_lua_file	log	http，server，location，location if	log阶段处理，比如记录访问量/统计平均响应时间

更详细的解释请参考http://wiki.nginx.org/HttpLuaModule#Directives。如上指令很多并不常用，因此我们只拿其中的一部分做演示。

init_by_lua

每次Nginx重新加载配置时执行，可以用它来完成一些耗时模块的加载，或者初始化一些全局配置；在Master进程创建Worker进程时，此指令中加载的全局变量会进行Copy-OnWrite，即会复制到所有全局变量到Worker进程。

1. nginx.conf配置文件中的http部分添加如下代码

#共享全局变量，在所有worker间共享
lua_shared_dict shared_data 1m;

init_by_lua_file /usr/example/lua/init.lua;

2. init.lua

-- 初始化耗时的模块
local redis = require("resty.redis")
local cjson = require("cjson")

-- 全局变量，不推荐
count = 1

-- 共享全局内存
local shared_data = ngx.shared.shared_data
shared_data:set("count", 1)

3. test.lua

count = count + 1
ngx.say("global variable:", count)
local shared_data = ngx.shared.shared_data
ngx.say(", shared memory : ", shared_data:get("count"))
shared_data:incr("count", 1)
ngx.say("hello world")

4. 检验结果

访问如http://127.0.0.1/lua 会发现全局变量一直不变，而共享内存一直递增
global variable : 2 , shared memory : 8 hello world
很不幸，上面只是理论结果，实际本人测试为全局变量会随着刷新而改动，永远比共享内存大1，怀疑nginx新的版本更新了全局变量的定义

另外注意一定在生产环境开启lua_code_cache，否则每个请求都会创建Lua VM实例。

init_worker_by_lua

用于启动一些定时任务，比如心跳检查，定时拉取服务器配置等等；此处的任务是跟Worker进程数量有关系的，比如有2个Worker进程那么就会启动两个完全一样的定时任务。

1. nginx.conf配置文件中的http部分添加如下代码

init_worker_by_lua /usr/openResty/lua/init_worker.lua;

2. init_worker.lua

local count = 0
local delayInSeconds = 3
local heartbeatCheck = nil
heartbeatCheck = function ( args )
  count = count + 1
  ngx.log(ngx.ERR, "do check ", count)

    local ok, err = ngx.timer.at(delayInSeconds, heartbeatCheck)

    if not ok then
      ngx.log(ngx.ERR, "failed to startup heartbeart worker...", err) 
    end
end

heartbeatCheck()

ngx.timer.at：延时调用相应的回调方法；ngx.timer.at(秒单位延时，回调函数，回调函数的参数列表)；可以将延时设置为0即得到一个立即执行的任务，任务不会在当前请求中执行不会阻塞当前请求，而是在一个轻量级线程中执行。
另外根据实际情况设置如下指令
lua_max_pending_timers 1024; #最大等待任务数
lua_max_running_timers 256; #最大同时运行任务数

set_by_lua

设置nginx变量，我们用的set指令即使配合if指令也很难实现负责的赋值逻辑；

1.1 openResty.conf配置文件

    location /lua_set_1 {
        default_type "text/html";
        set_by_lua_file $num /usr/openResty/lua/test_set_1.lua;
        echo $num;
    }

set_by_lua_file：语法set_by_lua_file $var lua_file arg1 arg2…; 在lua代码中可以实现所有复杂的逻辑，但是要执行速度很快，不要阻塞；

1.2 test_set_1.lua

local uri_args = ngx.req.get_uri_args()
local i = uri_args["i"] or 0
local j = uri_args["j"] or 0
  
return i + j

得到请求参数进行相加然后返回。
访问如http://127.0.0.1/lua_set_1?i=1&j=10进行测试。如果我们用纯set指令是无法实现的。
再举个实际例子，我们实际工作时经常涉及到网站改版，有时候需要新老并存，或者切一部分流量到新版
2.1 在openResty.conf中使用map指令来映射host到指定nginx变量，方便我们测试

    ############ 测试时使用的动态请求  
    map $host $item_dynamic {  
        default                     "0";
        item2014.jd.com            "1";
    }

如绑定hosts
192.168.1.2 item.jd.com;
192.168.1.2 item2014.jd.com;
此时我们想访问item2014.jd.com时访问新版，那么我们可以简单的使用如

if ($item_dynamic = "1") {  
     proxy_pass http://new;
 }  
 proxy_pass http://old;

但是我们想把商品编号为为8位(比如品类为图书的)没有改版完成，需要按照相应规则跳转到老版，但是其他的到新版；虽然使用if指令能实现，但是比较麻烦，基本需要这样

set jump "0";
if($item_dynamic = "1") {
    set $jump "1";
}
if(uri ~ "^/6[0-9]{7}.html") {
   set $jump "${jump}2";
}
#非强制访问新版，且访问指定范围的商品
if (jump == "02") {
   proxy_pass http://old;
}
proxy_pass http://new;

以上规则还是比较简单的，如果涉及到更复杂的多重if/else或嵌套if/else实现起来就更痛苦了，可能需要到后端去做了；此时我们就可以借助lua了：

set_by_lua $to_book '
     local ngx_match = ngx.re.match
     local var = ngx.var
     local skuId = var.skuId
     local r = var.item_dynamic ~= "1" and ngx.re.match(skuId, "^[0-9]{8}$")
     if r then return "1" else return "0" end;
';
set_by_lua $to_mvd '
     local ngx_match = ngx.re.match
     local var = ngx.var
     local skuId = var.skuId
     local r = var.item_dynamic ~= "1" and ngx.re.match(skuId, "^[0-9]{9}$")
     if r then return "1" else return "0" end;
';
#自营图书
if ($to_book) {
    proxy_pass http://127.0.0.1/old_book/$skuId.html;
}  
#自营音像
if ($to_mvd) {
    proxy_pass http://127.0.0.1/old_mvd/$skuId.html;
}
#默认
proxy_pass http://127.0.0.1/proxy/$skuId.html;

rewrite_by_lua

执行内部URL重写或者外部重定向，典型的如伪静态化的URL重写。其默认执行在rewrite处理阶段的最后。

1.1 openResty.conf配置文件

    location /lua_rewrite_1 {  
        default_type "text/html";  
        rewrite_by_lua_file /usr/openResty/lua/test_rewrite_1.lua;  
        echo "no rewrite";  
    }

1.2 test_rewrite_1.lua

if ngx.req.get_uri_args()["jump"] == "1" then
  return ngx.redirect("http://www.baidu.com?jump=1", 302)
end

当我们请求http://127.0.0.1/lua_rewrite_1时发现没有跳转，而请求http://127.0.0.1/lua_rewrite_1?jump=1时发现跳转到百度首页了。此处需要301/302跳转根据自己需求定义。

2.1 openResty.conf配置文件

    location /lua_rewrite_2 {
        default_type "text/html";
        rewrite_by_lua_file /usr/openResty/lua/test_rewrite_2.lua;
        echo "no rewrite";
    }

2.2 test_rewrite_2.lua

if ngx.req.get_uri_args()["jump"] == "1" then
  ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_3", false);
  ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_4", false);
  ngx.req.set_uri_args({a = 1, b = 2});
end

ngx.req.set_uri(uri, false)：可以内部重写uri（可以带参数），等价于 rewrite ^ /lua_rewrite_3；通过配合if/else可以实现 rewrite ^ /lua_rewrite_3 break；这种功能；此处两者都是location内部url重写，不会重新发起新的location匹配；
ngx.req.set_uri_args：重写请求参数，可以是字符串(a=1&b=2)也可以是table；

访问如http://127.0.0.1/lua_rewrite_2?jump=0时得到响应
rewrite2 uri : /lua_rewrite_2, a :

访问如http://127.0.0.1/lua_rewrite_2?jump=1时得到响应
rewrite2 uri : /lua_rewrite_4, a : 1

3.1 openResty.conf配置文件

    location /lua_rewrite_3 {
        default_type "text/html";
        rewrite_by_lua_file /usr/openResty/lua/test_rewrite_3.lua;
        echo "no rewrite";
    }

3.3 test_rewrite_3.lua

if ngx.req.get_uri_args()["jump"] == "1" then
  ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_4", true);
  ngx.log(ngx.ERR, "=========")
  ngx.req.set_uri_args({a = 1, b = 2});
end

ngx.req.set_uri(uri, true)：可以内部重写uri，即会发起新的匹配location请求，等价于 rewrite ^ /lua_rewrite_4 last；此处看error log是看不到我们记录的log。
所以请求如http://127.0.0.1/lua_rewrite_3?jump=1会到新的location中得到响应，此处没有/lua_rewrite_4，所以匹配到/lua请求，得到类似如下的响应
global variable : 2 , shared memory : 1 hello world
即
rewrite ^ /lua_rewrite_3; 等价于 ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_3", false);
rewrite ^ /lua_rewrite_3 break; 等价于 ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_3", false); 加 if/else判断/break/return
rewrite ^ /lua_rewrite_4 last; 等价于 ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_4", true);
注意，在使用rewrite_by_lua时，开启rewrite_log on;后也看不到相应的rewrite log。

access_by_lua

用于访问控制，比如我们只允许内网ip访问，可以使用如下形式

allow     127.0.0.1;  
allow     10.0.0.0/8;  
allow     192.168.0.0/16;  
allow     172.16.0.0/12;  
deny      all;

1. openResty.conf配置文件

    location /lua_access {
        default_type "text/html";
        rewrite_by_lua_file /usr/openResty/lua/test_access.lua;
        echo "access";
    }

2. test_access.lua

if ngx.req.get_uri_args()["token"] ~= "123" then
  return ngx.exit(403)
end

即如果访问如http://17.0.0.12/lua_access?token=234将得到403 Forbidden的响应。这样我们可以根据如cookie/用户token来决定是否有访问权限。

另外在使用PCRE进行正则匹配时需要注意正则的写法，具体规则请参考http://wiki.nginx.org/HttpLuaModule中的Special PCRE Sequences部分。还有其他的注意事项也请阅读官方文档。