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• 摘要：
• Nginx Lua 脚本开发的优势：
• Nginx 协程
• Nginx Lua 挂载点
• OpenResty

摘要：

web 应用业务缓存通常3级：

一级缓存：JVM 本地缓存

二级缓存：Redis集中式缓存

三级缓存：Nginx Proxy Cache 缓存 或 Nginx Lua 缓存

四级缓存：静态资源CDN缓存 页面静态化

本文主要分享 Nginx Lua 缓存配置开发

鉴于 Nginx Proxy Cache 缓存的劣势，在生产项目中很少使用，如果真正要体现出在距离用户最近的位置设置缓存，需要使用 Nginx Lua 缓存，才能发挥出缓存的优势。

Lua 脚本语言出现前，需要使用 c 或 c++ 语言开发Nginx功能，难度大，风险高。Nginx和Lua集成后，可以通过 Lua 脚本配置 Nignx 。

Nginx Lua 脚本开发的优势：

协程机制：

• 协程是线程内独立的运行单元，依附于线程的内存模型，切换开销小。
• 完全可以使用同步方式编写代码，不需要考虑异步机制。如果执行过程中遇到了类似IO的阻塞事件，会到Nginx异步模型epoll上注册回调句柄，让出cpu执行权。如果异步模型接收到阻塞事件调用的返回后，唤醒对应的协程。
• 对共享变量的访问，都无需加锁。

Lua 的协程机制 类似于 Nginx 的协程机制。

Nginx 协程

• nginx 每个worker进程都是在epoll或kqueue这种事件模型之上，封闭成协程。
• 每个请求都有一个协程处理
• 即使 ngx_lua 相对 C 有一定的开销，但依旧能保证高并发能力
• nginx 每个工作进程都创建一个 lua 虚拟机
• 工作进程内所有 协程 共享 这个 lua 虚拟机
• 每个外部请求都有一个 lua 协程处理，每个 lua 协程之间的数据隔离
• lua 代码调用 io 等异步接口时，协程被挂起上下文数据，向 epoll select 异步模型上注册句柄 ，如果异步模型接收到阻塞事件的响应，唤醒协程，还原协程上下文，继续执行代码。

        所以Nginx协程相比于 JVM的 servlet的多线程机制更高效。

Nginx 生命周期11个处理阶段

可以在 Nginx 的生命周期过程中，添加 Lua 控制功能，实现对Nginx功能的配置。

NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0                    // 读取请求头
NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE = 0        // 执行 uri rewrite    rewrite_handler
NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE                  // 根据 uri 替换 location
NGX_HTTP_REWRITE_PHASE                          // 根据替换结果继续执行 rewrite rewrite_handler
NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE              // 执行 rewrite 后处理
NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE       // 可以用于处理限流场景
                // 认证预处理 请求限制(limit_req_handler) 连接限制(limit_conn_handler)
NGX_HTTP_ACCESS_PHASE              // 可用于处理 token 的场景
                // 认证处理 auth_basic_handler   access_handler  
NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE         // 认证后处理 认证不通过 丢包
NGX_HTTP_TRY_FILES_PHASE                // 深度 try 标签
NGX_HTTP_CONTENT_PHASE                 // 内容处理   static_handler
NGX_HTTP_LOG_PHASE                           // 日志处理   log_handler

Nginx Lua 挂载点

init_by_lua                系统启动时调用

init_worker_by_lua        worker进程启动时调用

set_by_lua                nginx变量使用复杂 lua return

rewrite_by_lua        重写 url 规则

access_by_lua        权限验证阶段

content_by_lua        内容输出阶段（使用较多）

OpenResty

OpenResty 的优势：

• 生产项目中可以使用 OpenResty 来进行 Lua 功能开发，因为 OpenResty 以 Nginx 为核心并集成了很多第三方模块，默认集成了 Lua 开发环境，使 Nginx 可以作为 Web Server 使用。
• 借助于 Nginx 的事件驱动模型和非阻塞 IO ，可实现高性能的 Web 应用程序。
• OpenResty 提供了大量组件如 Mysql  Redis  Memcached 等，使在 Nginx 上开发 web 应用更方便简单。

OpenResty 可以通过 shared dic 共享内存字典，实现远超过 proxy cache 性能的缓存，因为 shared dic 对所有 worker 进程都可见，并加成了 LRU 淘汰规则。再加上 OpenResty 对 Redis 的支持，可以实现更高性能的三级缓存。

nginx.conf

...
# 配置 shared dictionary 的扩展，声明128m的内存承载共享字典访问
lua_shared_dict lua_cache 128m;
...

server {
...
# 设置location用来做访问shared dict的lua文件
location /luadetail/get {
    default_type "application/json";
    content_by_lua_file ../lua/sharedis.lua
...

sharedis.lua


local args = ngx.req.get_uri_args()
local id = args["id"]
local redis = require "resty.redis"
local cache = redis:new()
local ok,err = cache:connect("172.16.16.16", 6379)
local product = cache:get("product_"..id)
if product == ngx.null or product == nil then
    local resp = ngx.location.capture("/product/get?id="..id)
    product = resp.body
end
ngx.say(product)

显然，Nginx 缓存直接读取 Redis 中的数据既能保证高效率，也不需要关心缓存中数据的更新失效策略，相比于使用 Nginx 服务器内存作缓存载体更高效。