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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
--nginx变量 
local var = ngx.var 
ngx.say("ngx.var.a : ", var.a, "<br/>") 
ngx.say("ngx.var.b : ", var.b, "<br/>") 
ngx.say("ngx.var[2] : ", var[2], "<br/>") 
ngx.var.b = 2; 
 
ngx.say("<br/>") 
 
--请求头 
local headers = ngx.req.get_headers() 
ngx.say("headers begin", "<br/>") 
ngx.say("Host : ", headers["Host"], "<br/>") 
ngx.say("user-agent : ", headers["user-agent"], "<br/>") 
ngx.say("user-agent : ", headers.user_agent, "<br/>") 
for k,v in pairs(headers) do 
    if type(v) == "table" then 
        ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ","), "<br/>") 
    else 
        ngx.say(k, " : ", v, "<br/>") 
    end 
end 
ngx.say("headers end", "<br/>") 
ngx.say("<br/>") 
 
--get请求uri参数 
ngx.say("uri args begin", "<br/>") 
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, ", "), "<br/>") 
    else 
        ngx.say(k, ": ", v, "<br/>") 
    end 
end 
ngx.say("uri args end", "<br/>") 
ngx.say("<br/>") 
 
--post请求参数 
ngx.req.read_body() 
ngx.say("post args begin", "<br/>") 
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, ", "), "<br/>") 
    else 
        ngx.say(k, ": ", v, "<br/>") 
    end 
end 
ngx.say("post args end", "<br/>") 
ngx.say("<br/>") 
 
--请求的http协议版本 
ngx.say("ngx.req.http_version : ", ngx.req.http_version(), "<br/>") 
--请求方法 
ngx.say("ngx.req.get_method : ", ngx.req.get_method(), "<br/>") 
--原始的请求头内容 
ngx.say("ngx.req.raw_header : ",  ngx.req.raw_header(), "<br/>") 
--请求的body内容体 
ngx.say("ngx.req.get_body_data() : ", ngx.req.get_body_data(), "<br/>") 
ngx.say("<br/>") 
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
--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", "<br/>") 
ngx.print("c", "d", "<br/>") 
--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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
location /lua_other { 
    default_type "text/html"; 
    content_by_lua_file /usr/example/lua/test_other.lua; 
} 

2、test_other.lua
Java代码  收藏代码
--未经解码的请求uri 
local request_uri = ngx.var.request_uri; 
ngx.say("request_uri : ", request_uri, "<br/>"); 
--解码 
ngx.say("decode request_uri : ", ngx.unescape_uri(request_uri), "<br/>"); 
--MD5 
ngx.say("ngx.md5 : ", ngx.md5("123"), "<br/>") 
--http time 
ngx.say("ngx.http_time : ", ngx.http_time(ngx.time()), "<br/>") 

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
Java代码  收藏代码
#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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
--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, "<br/>") 
end 
--递增 
i = shared_data:incr("i", 1) 
ngx.say("i=", i, "<br/>") 
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
Java代码  收藏代码
#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
Java代码  收藏代码
--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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
init_worker_by_lua_file /usr/example/lua/init_worker.lua; 
 
2、init_worker.lua
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
############ 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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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：
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
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
Java代码  收藏代码
location /lua_access { 
    default_type "text/html"; 
    access_by_lua_file /usr/example/lua/test_access.lua; 
    echo "access"; 
} 

1.2、test_access.lua
Java代码  收藏代码
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。