通过Lua扩展Nginx

2022-07-27 本文已影响0人右耳菌

1. Nginx的简介

相关内容，可以查看【Nginx 负载均衡】，这是我之前的一篇文章，这里就懒得再说明一次了。

2. ngx_lua模块

Nginx模块需要用C开发，而且必须符合一系列复杂的规则，最重要的用C开发模块必须要熟悉Nginx的源代码，使得开发者对其望而生畏。

ngx_lua模块通过将lua解释器集成进Nginx，可以采用lua脚本实现业务逻辑。
该模块具备以下特性:

高并发、非阻塞的处理各种请求。

Lua内建协程，这样就可以很好的将异步回调转换成顺序调用的形式。

每个协程都有一个独立的全局环境(变量空间)，继承于全局共享的、只读的“commandata”。

得益于Lua协程的支持，ngx_lua在处理10000个并发请求时只需要很少的内存。根据测试，ngx_lua处理每个请求只需要2KB的内存，如果使用LuaJIT则会更少。

ngx_lua非常适合用于实现可扩展的、高并发的服务

3. 协程（Coroutine）

协程类似一种多线程，与多线程的区别有:

协程并非os线程，所以创建、切换开销比线程相对要小。

协程与线程一样有自己的栈、局部变量等，但是协程的栈是在用户进程空间模拟的，所以创建、切换开销很小。

多线程程序是多个线程并发执行，也就是说在一瞬间有多个控制流在执行。而协程强调的是一种多个协程间协作的关系，只有当一个协程主动放弃执行权，另一个协程才能获得执行权，所以在某一瞬间，多个协程间只有一个在运行。

由于多个协程时只有一个在运行，所以对于临界区的访问不需要加锁，而多线程的情况则必须加锁。

多线程程序由于有多个控制流，所以程序的行为不可控，而多个协程的执行是由开发者定义的所以是可控的。

Nginx的每个Worker进程都是在epoll或kqueue这样的事件模型之上，封装成协程，每个请求都有一个协程进行处理。这正好与Lua内建协程的模型是一致的，所以即使ngx_lua需要执行Lua，相对C有一定的开销，但依然能保证高并发能力。

4. Nginx进程模型

Nginx采用多进程模型，单Master—多Worker，Master进程主要用来管理Worker进程。
Worker进程采用单线程、非阻塞的事件模型(Event Loop，事件循环）来实现端口的监听及客户端请求的处理和响应，同时Worker还要处理来自Master的信号。Woker进程个数一般设置为机器CPU核数。

Master进程具体包括如下4个主要功能:
(1) 接收来自外界的信号。
(2) 向各worker进程发送信号。
(3) 监控woker进程的运行状态。
(4) 当woker进程退出后（(异常情况下)，会自动重新启动新的woker进程。

5. HTTP请求处理

6. ngx_lua指令

ngx_lua属于nginx的一部分，它的执行指令都包含在nginx的11个步骤之中了，相应的处理阶段可以做插入式处理，即可插拔式架构，不过ngx_lua并不是所有阶段都会运行的;另外指令可以在http、server、server if、location、location if几个范围进行配置:

7. OpenResty

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概念：
OpenResty是一个基于Nginx与Lua的高性能Web平台，其内部集成了大量精良的Lua库、第三方模块以及大多数的依赖项。用于方便地搭建能够处理超高并发、扩展性极高的动态Web应用、Web服务和动态网关。
工作原理：
OpenResty通过汇聚各种设计精良的Nginx模块（主要由OpenResty团队自主开发)，从而将Nginx有效地变成一个强大的通用Web应用平台。这样，Web开发人员和系统工程师可以使用Lua脚本语言调动Nginx支持的各种C以及Lua模块，快速构造出足以胜任10K乃至1000K以上单机并发连接的高性能Web应用系统。
目标:
OpenResty的目标是让你的Web服务直接跑在Nginx服务内部，充分利用Nginx的非阻塞I/O模型，不仅仅对HTTP客户端请求,甚至于对远程后端诸如MySQL、PostgreSQL、Memcached 以及Redis等都进行一致的高性能响应。