OpenResty 中的 Nginx 基础知识

Nginx 版本

OpenResty 的版本，落后于标准 Nginx 版本不少，所以较新的 Nginx 支持的功能，OpenResty 不一定支持。

Nginx 进程模型

当启动 Nginx 后我们使用 ps 来查看相关进程：

$ ps -ef --forest | grep nginx
root     32475     1  0 13:36 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx
                                                -c /etc/nginx/nginx.conf
nginx    32476 32475  0 13:36 ?        00:00:00  _ nginx: worker process
nginx    32477 32475  0 13:36 ?        00:00:00  _ nginx: worker process
nginx    32479 32475  0 13:36 ?        00:00:00  _ nginx: worker process
nginx    32480 32475  0 13:36 ?        00:00:00  _ nginx: worker process
nginx    32481 32475  0 13:36 ?        00:00:00  _ nginx: cache manager process
nginx    32482 32475  0 13:36 ?        00:00:00  _ nginx: cache loader process

Nginx 有且只有一个 Master 进程来执行一些高权限的操作，比如读取配置和绑定端口等，但不负责处理请求，而 Worker 进程的数量一般与宿主机 CPU 逻辑核数保持一致。当 Nginx 启动或重载时，Master 进程会 fork 出 Worker 进程集合，它们之间相互独立，有点像 Chrome 浏览器的标签页，某一个崩溃了并不会影响到其他的。

正式如此的架构赋予了 Nginx 二进制热升级的能力。

热升级通过向旧的 Master 进程发送 USR2 和 WINCH 信号量来启动新的 Master 进程和逐步关掉 Worker 进程。这时如果需要回滚，依旧可以给旧的 Master 发送 HUP 信号量，如果确定不需要回滚，就可以给旧 Master 发送 KILL 信号量来退出。

Nginx 架构官方文档：https://www.nginx.com/blog/inside-nginx-how-we-designed-for-performance-scale/

Nginx 执行阶段

Nginx 有 11 个执行阶段，可以从源码 https://github.com/nginx/nginx/blob/master/src/http/ngx_http_core_module.h 中看到：

typedef enum {
    NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0,

    NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE,

    NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE,
    NGX_HTTP_REWRITE_PHASE,
    NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE,

    NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE,

    NGX_HTTP_ACCESS_PHASE,
    NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE,

    NGX_HTTP_PRECONTENT_PHASE,

    NGX_HTTP_CONTENT_PHASE,

    NGX_HTTP_LOG_PHASE
} ngx_http_phases;

OpenResty 中 *_by_lua 指令与 Nginx 其中 4 个阶段的关系如下图：

这也是 OpenResty 开发时需要时刻对照的一张图。

• init_by_lua 在 Nginx Master 进程创建时执行，也就是在整个 Nginx 生命周期中只会执行一次

  通常在 init_by_lua 阶段预先加载 Lua 模块和公共的只读数据，这样可以利用操作系统的 COW (copy on write) 特性来节省一些内存。

  # this runs before forking out nginx worker processes:
  init_by_lua_block { require "cjson" }
  
  server {
      location = /api {
          content_by_lua_block {
              -- the following require() will just  return
              -- the alrady loaded module from package.loaded:
              ngx.say(require "cjson".encode{dog = 5, cat = 6})
          }
      }
  }
  

• init_worker_by_lua 在每个 Nginx Worker 进程创建时执行，这个锚点经常用于创建定时器（通过 ngx.timer.at Lua API）。

  init_worker_by_lua '
      local delay = 3  -- in seconds
      local new_timer = ngx.timer.at
      local log = ngx.log
      local ERR = ngx.ERR
      local check
  
      check = function(premature)
          if not premature then
              -- do the health check or other routine work
              local ok, err = new_timer(delay, check)
              if not ok then
                  log(ERR, "failed to create timer: ", err)
                  return
              end
          end
      end
  
      local hdl, err = new_timer(delay, check)
      if not hdl then
          log(ERR, "failed to create timer: ", err)
          return
      end
  ';
  

• set_by_lua

  业务代码的操作通常可以在从 set_by_lua 开始的各阶段完成，推荐根据不同的功能来拆分业务流程。set_by_lua 指令推荐用于设置变量。

• rewrite_by_lua

  转发、重定向

• access_by_lua

  准入、权限

• content_by_lua

  生成返回内容

• header_filter_by_lua

  应答头过滤处理

• body_filter_by_lua

  应答体过滤处理

• log_by_lua

  日志记录

OpenResty lua-nginx-module 文档 https://github.com/openresty/lua-nginx-module/blob/master/README.markdown 对每个指令的用法都有非常详尽的描述。

尤其要注意每个锚点支持的 Nginx context，也就是 Nginx 配置文件中指令的作用域。指令被写在不支持的上下文中会导致 OpenResty 启动失败。

OpenResty 开发原则

• 尽可能少地得配置 nginx.conf
• 避免使用 if、set 、rewrite 等多个指令的配合
• 尽量用 Lua 脚本来控制 Nginx 的行为