第二章 OpenResty(Nginx+Lua)开发入门

Nginx入门

本文目的是学习Nginx+Lua开发，对于Nginx基本知识可以参考如下文章：

nginx启动、关闭、重启

http://www.cnblogs.com/derekchen/archive/2011/02/17/1957209.html

agentzh 的 Nginx 教程

http://openresty.org/download/agentzh-nginx-tutorials-zhcn.html

Nginx+Lua入门

http://17173ops.com/2013/11/01/17173-ngx-lua-manual.shtml

nginx 配置指令的执行顺序

http://zhongfox.github.io/blog/server/2013/05/15/nginx-exec-order/

nginx与lua的执行顺序和步骤说明

http://www.mrhaoting.com/?p=157

Nginx配置文件nginx.conf中文详解

http://www.ha97.com/5194.html

Tengine的Nginx开发从入门到精通

http://tengine.taobao.org/book/

官方文档

http://wiki.nginx.org/Configuration

 

Lua入门

本文目的是学习Nginx+Lua开发，对于Lua基本知识可以参考如下文章：

Lua简明教程

http://coolshell.cn/articles/10739.html

lua在线lua学习教程

http://book.luaer.cn/

Lua 5.1 参考手册

http://www.codingnow.com/2000/download/lua_manual.html

Lua5.3 参考手册

http://cloudwu.github.io/lua53doc/

Nginx Lua API

和一般的Web Server类似，我们需要接收请求、处理并输出响应。而对于请求我们需要获取如请求参数、请求头、Body体等信息；而对于处理就是调用相应的Lua代码即可；输出响应需要进行响应状态码、响应头和响应内容体的输出。因此我们从如上几个点出发即可。

 

接收请求

1、example.conf配置文件 

    location ~ /lua_request/(\d+)/(\d+) {
        #设置nginx变量
        set $a $1; 
        set $b $host;
        default_type "text/html";
        #nginx内容处理
        content_by_lua_file /usr/example/lua/test_request.lua;
        #内容体处理完成后调用
        echo_after_body "ngx.var.b $b";
    }

2、test_request.lua 

--nginx变量
local var = ngx.var
ngx.say("ngx.var.a : ", var.a, "
")
ngx.say("ngx.var.b : ", var.b, "
")
ngx.say("ngx.var[2] : ", var[2], "
")
ngx.var.b = 2;

ngx.say("
")

--请求头
local headers = ngx.req.get_headers()
ngx.say("headers begin", "
")
ngx.say("Host : ", headers["Host"], "
")
ngx.say("user-agent : ", headers["user-agent"], "
")
ngx.say("user-agent : ", headers.user_agent, "
")
for k,v in pairs(headers) do
    if type(v) == "table" then
        ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ","), "
")
    else
        ngx.say(k, " : ", v, "
")
    end
end
ngx.say("headers end", "
")
ngx.say("
")

--get请求uri参数
ngx.say("uri args begin", "
")
local uri_args = ngx.req.get_uri_args()
for k, v in pairs(uri_args) do
    if type(v) == "table" then
        ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ", "), "
")
    else
        ngx.say(k, ": ", v, "
")
    end
end
ngx.say("uri args end", "
")
ngx.say("
")

--post请求参数
ngx.req.read_body()
ngx.say("post args begin", "
")
local post_args = ngx.req.get_post_args()
for k, v in pairs(post_args) do
    if type(v) == "table" then
        ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ", "), "
")
    else
        ngx.say(k, ": ", v, "
")
    end
end
ngx.say("post args end", "
")
ngx.say("
")

--请求的http协议版本
ngx.say("ngx.req.http_version : ", ngx.req.http_version(), "
")
--请求方法
ngx.say("ngx.req.get_method : ", ngx.req.get_method(), "
")
--原始的请求头内容
ngx.say("ngx.req.raw_header : ",  ngx.req.raw_header(), "
")
--请求的body内容体
ngx.say("ngx.req.get_body_data() : ", ngx.req.get_body_data(), "
")
ngx.say("
")

ngx.var ： nginx变量，如果要赋值如ngx.var.b = 2，此变量必须提前声明；另外对于nginx location中使用正则捕获的捕获组可以使用ngx.var[捕获组数字]获取；

ngx.req.get_headers：获取请求头，默认只获取前100，如果想要获取所以可以调用ngx.req.get_headers(0)；获取带中划线的请求头时请使用如headers.user_agent这种方式；如果一个请求头有多个值，则返回的是table；

ngx.req.get_uri_args：获取url请求参数，其用法和get_headers类似；

ngx.req.get_post_args：获取post请求内容体，其用法和get_headers类似，但是必须提前调用ngx.req.read_body()来读取body体（也可以选择在nginx配置文件使用lua_need_request_body on;开启读取body体，但是官方不推荐）；

ngx.req.raw_header：未解析的请求头字符串；

ngx.req.get_body_data：为解析的请求body体内容字符串。

 

如上方法处理一般的请求基本够用了。另外在读取post内容体时根据实际情况设置client_body_buffer_size和client_max_body_size来保证内容在内存而不是在文件中。

 

使用如下脚本测试

wget --post-data 'a=1&b=2' 'http://127.0.0.1/lua_request/1/2?a=3&b=4' -O - 

 

输出响应 

1.1、example.conf配置文件

    location /lua_response_1 {
        default_type "text/html";
        content_by_lua_file /usr/example/lua/test_response_1.lua;
    }

1.2、test_response_1.lua 

--写响应头
ngx.header.a = "1"
--多个响应头可以使用table
ngx.header.b = {"2", "3"}
--输出响应
ngx.say("a", "b", "
")
ngx.print("c", "d", "
")
--200状态码退出
return ngx.exit(200)

ngx.header：输出响应头；

ngx.print：输出响应内容体；

ngx.say：通ngx.print，但是会最后输出一个换行符；

ngx.exit：指定状态码退出。

 

2.1、example.conf配置文件

    location /lua_response_2 {
        default_type "text/html";
        content_by_lua_file /usr/example/lua/test_response_2.lua;
    }

 

2.2、test_response_2.lua

ngx.redirect("http://jd.com", 302)

ngx.redirect：重定向； 

 

ngx.status=状态码，设置响应的状态码；ngx.resp.get_headers()获取设置的响应状态码；ngx.send_headers()发送响应状态码，当调用ngx.say/ngx.print时自动发送响应状态码；可以通过ngx.headers_sent=true判断是否发送了响应状态码。

 

其他API

1、example.conf配置文件

    location /lua_other {
        default_type "text/html";
        content_by_lua_file /usr/example/lua/test_other.lua;
    }

 

2、test_other.lua

--未经解码的请求uri
local request_uri = ngx.var.request_uri;
ngx.say("request_uri : ", request_uri, "
");
--解码
ngx.say("decode request_uri : ", ngx.unescape_uri(request_uri), "
");
--MD5
ngx.say("ngx.md5 : ", ngx.md5("123"), "
")
--http time
ngx.say("ngx.http_time : ", ngx.http_time(ngx.time()), "
")

 

ngx.escape_uri/ngx.unescape_uri ： uri编码解码；

ngx.encode_args/ngx.decode_args：参数编码解码；

ngx.encode_base64/ngx.decode_base64：BASE64编码解码；

ngx.re.match：nginx正则表达式匹配；

 

更多Nginx Lua API请参考 http://wiki.nginx.org/HttpLuaModule#Nginx_API_for_Lua。

 

Nginx全局内存

使用过如Java的朋友可能知道如Ehcache等这种进程内本地缓存，Nginx是一个Master进程多个Worker进程的工作方式，因此我们可能需要在多个Worker进程中共享数据，那么此时就可以使用ngx.shared.DICT来实现全局内存共享。

 

1、首先在nginx.conf的http部分分配内存大小

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

 

2、example.conf配置文件

    location /lua_shared_dict {
        default_type "text/html";
        content_by_lua_file /usr/example/lua/test_lua_shared_dict.lua;
    }

3、 test_lua_shared_dict.lua

--1、获取全局共享内存变量
local shared_data = ngx.shared.shared_data

--2、获取字典值
local i = shared_data:get("i")
if not i then
    i = 1
    --3、惰性赋值
    shared_data:set("i", i)
    ngx.say("lazy set i ", i, "
")
end
--递增
i = shared_data:incr("i", 1)
ngx.say("i=", i, "
")

更多API请参考http://wiki.nginx.org/HttpLuaModule#ngx.shared.DICT。 

 

 

到此基本的Nginx Lua API就学完了，对于请求处理和输出响应如上介绍的API完全够用了，更多API请参考官方文档。

 

Nginx Lua模块指令

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、访问如http://192.168.1.2/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 

 

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_file /usr/example/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、example.conf配置文件

    location /lua_set_1 {
        default_type "text/html";
        set_by_lua_file $num /usr/example/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://192.168.1.2/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、首先在example.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、example.conf配置文件

    location /lua_rewrite_1 {
        default_type "text/html";
        rewrite_by_lua_file /usr/example/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.jd.com?jump=1", 302)
end

当我们请求http://192.168.1.2/lua_rewrite_1时发现没有跳转，而请求http://192.168.1.2/lua_rewrite_1?jump=1时发现跳转到京东首页了。 此处需要301/302跳转根据自己需求定义。

 

2.1、example.conf配置文件

    location /lua_rewrite_2 {
        default_type "text/html";
        rewrite_by_lua_file /usr/example/lua/test_rewrite_2.lua;
        echo "rewrite2 uri : $uri, a : $arg_a";
    }

 

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://192.168.1.2/lua_rewrite_2?jump=0时得到响应

rewrite2 uri : /lua_rewrite_2, a :

 

访问如http://192.168.1.2/lua_rewrite_2?jump=1时得到响应

rewrite2 uri : /lua_rewrite_4, a : 1

 

3.1、example.conf配置文件

    location /lua_rewrite_3 {
        default_type "text/html";
        rewrite_by_lua_file /usr/example/lua/test_rewrite_3.lua;
        echo "rewrite3 uri : $uri";
    }

 

3.2、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://192.168.1.2/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;

 

1.1、example.conf配置文件

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

 

 1.2、test_access.lua

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

即如果访问如http://192.168.1.2/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。

 

 

content_by_lua   

此指令之前已经用过了，此处就不讲解了。

 

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。