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Nginx+Lua開發及指令詳解

阿新 • • 發佈：2018-12-18

Nginx入門

本文目的是學習Nginx+Lua開發，對於Nginx基本知識可以參考如下文章：

nginx啟動、關閉、重啟

agentzh 的 Nginx 教程

Nginx+Lua入門

nginx 配置指令的執行順序

nginx與lua的執行順序和步驟說明

Nginx配置檔案nginx.conf中文詳解

Tengine的Nginx開發從入門到精通

官方文件

Lua入門

本文目的是學習Nginx+Lua開發，對於Lua基本知識可以參考如下文章：

Lua簡明教程

lua線上lua學習教程

Lua 5.1 參考手冊

Lua5.3 參考手冊

Nginx Lua API

和一般的Web Server類似，我們需要接收請求、處理並輸出響應。而對於請求我們需要獲取如請求引數、請求頭、Body體等資訊；而對於處理就是呼叫相應的Lua程式碼即可；輸出響應需要進行響應狀態碼、響應頭和響應內容體的輸出。因此我們從如上幾個點出發即可。

接收請求

1、example.conf配置檔案 

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location ~ /lua_request/(\d+)/(\d+) {  
  2.     #設定nginx變數  
  3.     set $a $1;   
  4.     set $b $host;  
  5.     default_type "text/html";  
  6.     #nginx內容處理  
  7.     content_by_lua_file /usr/example/lua/test_request.lua;  
  8.     #內容體處理完成後呼叫  
  9.     echo_after_body "ngx.var.b $b";  
  10. }  

2、test_request.lua 

Java程式碼  收藏程式碼

  1. --nginx變數  
  2. local var = ngx.var  
  3. ngx.say("ngx.var.a : ", var.a, "<br/>")  
  4. ngx.say("ngx.var.b : ", var.b, "<br/>")  
  5. ngx.say("ngx.var[2] : ", var[2], "<br/>")  
  6. ngx.var.b = 2;  
  7. ngx.say("<br/>")  
  8. --請求頭  
  9. local headers = ngx.req.get_headers()  
  10. ngx.say("headers begin", "<br/>")  
  11. ngx.say("Host : ", headers["Host"], "<br/>")  
  12. ngx.say("user-agent : ", headers["user-agent"], "<br/>")  
  13. ngx.say("user-agent : ", headers.user_agent, "<br/>")  
  14. for k,v in pairs(headers) do  
  15.     if type(v) == "table" then  
  16.         ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ","), "<br/>")  
  17.     else  
  18.         ngx.say(k, " : ", v, "<br/>")  
  19.     end  
  20. end  
  21. ngx.say("headers end", "<br/>")  
  22. ngx.say("<br/>")  
  23. --get請求uri引數  
  24. ngx.say("uri args begin", "<br/>")  
  25. local uri_args = ngx.req.get_uri_args()  
  26. for k, v in pairs(uri_args) do  
  27.     if type(v) == "table" then  
  28.         ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ", "), "<br/>")  
  29.     else  
  30.         ngx.say(k, ": ", v, "<br/>")  
  31.     end  
  32. end  
  33. ngx.say("uri args end", "<br/>")  
  34. ngx.say("<br/>")  
  35. --post請求引數  
  36. ngx.req.read_body()  
  37. ngx.say("post args begin", "<br/>")  
  38. local post_args = ngx.req.get_post_args()  
  39. for k, v in pairs(post_args) do  
  40.     if type(v) == "table" then  
  41.         ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ", "), "<br/>")  
  42.     else  
  43.         ngx.say(k, ": ", v, "<br/>")  
  44.     end  
  45. end  
  46. ngx.say("post args end", "<br/>")  
  47. ngx.say("<br/>")  
  48. --請求的http協議版本  
  49. ngx.say("ngx.req.http_version : ", ngx.req.http_version(), "<br/>")  
  50. --請求方法  
  51. ngx.say("ngx.req.get_method : ", ngx.req.get_method(), "<br/>")  
  52. --原始的請求頭內容  
  53. ngx.say("ngx.req.raw_header : ",  ngx.req.raw_header(), "<br/>")  
  54. --請求的body內容體  
  55. ngx.say("ngx.req.get_body_data() : ", ngx.req.get_body_data(), "<br/>")  
  56. ngx.say("<br/>")  

ngx.var ： nginx變數，如果要賦值如ngx.var.b = 2，此變數必須提前宣告；另外對於nginx location中使用正則捕獲的捕獲組可以使用ngx.var[捕獲組數字]獲取；

ngx.req.get_headers：獲取請求頭，預設只獲取前100，如果想要獲取所以可以呼叫ngx.req.get_headers(0)；獲取帶中劃線的請求頭時請使用如headers.user_agent這種方式；如果一個請求頭有多個值，則返回的是table；

ngx.req.get_uri_args：獲取url請求引數，其用法和get_headers類似；

ngx.req.get_post_args：獲取post請求內容體，其用法和get_headers類似，但是必須提前呼叫ngx.req.read_body()來讀取body體（也可以選擇在nginx配置檔案使用lua_need_request_body on;開啟讀取body體，但是官方不推薦）；

ngx.req.raw_header：未解析的請求頭字串；

ngx.req.get_body_data：為解析的請求body體內容字串。

使用如下指令碼測試

Java程式碼  收藏程式碼

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

輸出響應 

1.1、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_response_1 {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     content_by_lua_file /usr/example/lua/test_response_1.lua;  
  4. }  

1.2、test_response_1.lua 

Java程式碼  收藏程式碼

  1. --寫響應頭  
  2. ngx.header.a = "1"  
  3. --多個響應頭可以使用table  
  4. ngx.header.b = {"2", "3"}  
  5. --輸出響應  
  6. ngx.say("a", "b", "<br/>")  
  7. ngx.print("c", "d", "<br/>")  
  8. --200狀態碼退出  
  9. return ngx.exit(200)  

ngx.header：輸出響應頭；

ngx.print：輸出響應內容體；

ngx.say：通ngx.print，但是會最後輸出一個換行符；

ngx.exit：指定狀態碼退出。

2.1、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_response_2 {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     content_by_lua_file /usr/example/lua/test_response_2.lua;  
  4. }  

2.2、test_response_2.lua

Java程式碼  收藏程式碼

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

ngx.redirect：重定向； 

ngx.status=狀態碼，設定響應的狀態碼；ngx.resp.get_headers()獲取設定的響應狀態碼；ngx.send_headers()傳送響應狀態碼，當呼叫ngx.say/ngx.print時自動傳送響應狀態碼；可以通過ngx.headers_sent=true判斷是否傳送了響應狀態碼。

其他API

1、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_other {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     content_by_lua_file /usr/example/lua/test_other.lua;  
  4. }  

2、test_other.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. --未經解碼的請求uri  
  2. local request_uri = ngx.var.request_uri;  
  3. ngx.say("request_uri : ", request_uri, "<br/>");  
  4. --解碼  
  5. ngx.say("decode request_uri : ", ngx.unescape_uri(request_uri), "<br/>");  
  6. --MD5  
  7. ngx.say("ngx.md5 : ", ngx.md5("123"), "<br/>")  
  8. --http time  
  9. ngx.say("ngx.http_time : ", ngx.http_time(ngx.time()), "<br/>")  

ngx.escape_uri/ngx.unescape_uri ： uri編碼解碼；

ngx.encode_args/ngx.decode_args：引數編碼解碼；

ngx.encode_base64/ngx.decode_base64：BASE64編碼解碼；

ngx.re.match：nginx正則表示式匹配；

Nginx全域性記憶體

使用過如Java的朋友可能知道如Ehcache等這種程序內本地快取，Nginx是一個Master程序多個Worker程序的工作方式，因此我們可能需要在多個Worker程序中共享資料，那麼此時就可以使用ngx.shared.DICT來實現全域性記憶體共享。

1、首先在nginx.conf的http部分分配記憶體大小

Java程式碼  收藏程式碼

  1. #共享全域性變數，在所有worker間共享  
  2. lua_shared_dict shared_data 1m;  

2、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_shared_dict {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     content_by_lua_file /usr/example/lua/test_lua_shared_dict.lua;  
  4. }  

3、 test_lua_shared_dict.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. --1、獲取全域性共享記憶體變數  
  2. local shared_data = ngx.shared.shared_data  
  3. --2、獲取字典值  
  4. local i = shared_data:get("i")  
  5. if not i then  
  6.     i = 1  
  7.     --3、惰性賦值  
  8.     shared_data:set("i", i)  
  9.     ngx.say("lazy set i ", i, "<br/>")  
  10. end  
  11. --遞增  
  12. i = shared_data:incr("i", 1)  
  13. ngx.say("i=", i, "<br/>")  

到此基本的Nginx Lua API就學完了，對於請求處理和輸出響應如上介紹的API完全夠用了，更多API請參考官方文件。

Nginx與Lua編寫指令碼的基本構建塊是指令。 指令用於指定何時執行使用者Lua程式碼以及如何使用結果。 下面是顯示指令執行順序的圖。

Nginx Lua模組指令

Nginx共11個處理階段，而相應的處理階段是可以做插入式處理，即可插拔式架構；另外指令可以在http、server、server if、location、location if幾個範圍進行配置：

指令

所處處理階段

使用範圍

解釋

init_by_lua

init_by_lua_file

loading-config

http

nginx Master程序載入配置時執行；

通常用於初始化全域性配置/預載入Lua模組

init_worker_by_lua

init_worker_by_lua_file

starting-worker

http

每個Nginx Worker程序啟動時呼叫的計時器，如果Master程序不允許則只會在init_by_lua之後呼叫；

通常用於定時拉取配置/資料，或者後端服務的健康檢查

set_by_lua

set_by_lua_file

rewrite

server,server if,location,location if

設定nginx變數，可以實現複雜的賦值邏輯；此處是阻塞的，Lua程式碼要做到非常快；

rewrite_by_lua

rewrite_by_lua_file

rewrite tail

http,server,location,location if

rrewrite階段處理，可以實現複雜的轉發/重定向邏輯；

access_by_lua

access_by_lua_file

access tail

http,server,location,location if

請求訪問階段處理，用於訪問控制

content_by_lua

content_by_lua_file

content

location，location if

內容處理器，接收請求處理並輸出響應

header_filter_by_lua

header_filter_by_lua_file

output-header-filter

http，server，location，location if

設定header和cookie

body_filter_by_lua

body_filter_by_lua_file

output-body-filter

http，server，location，location if

對響應資料進行過濾，比如截斷、替換。

log_by_lua

log_by_lua_file

log

http，server，location，location if

log階段處理，比如記錄訪問量/統計平均響應時間

init_by_lua

每次Nginx重新載入配置時執行，可以用它來完成一些耗時模組的載入，或者初始化一些全域性配置；在Master程序建立Worker程序時，此指令中載入的全域性變數會進行Copy-OnWrite，即會複製到所有全域性變數到Worker程序。

1、nginx.conf配置檔案中的http部分新增如下程式碼

Java程式碼  收藏程式碼

  1. #共享全域性變數，在所有worker間共享  
  2. lua_shared_dict shared_data 1m;  
  3. init_by_lua_file /usr/example/lua/init.lua;  

2、init.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. --初始化耗時的模組  
  2. local redis = require 'resty.redis'  
  3. local cjson = require 'cjson'  
  4. --全域性變數，不推薦  
  5. count = 1  
  6. --共享全域性記憶體  
  7. local shared_data = ngx.shared.shared_data  
  8. shared_data:set("count", 1)  

3、test.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. count = count + 1  
  2. ngx.say("global variable : ", count)  
  3. local shared_data = ngx.shared.shared_data  
  4. ngx.say(", shared memory : ", shared_data:get("count"))  
  5. shared_data:incr("count", 1)  
  6. ngx.say("hello world")  

4、訪問如http://192.168.1.2/lua 會發現全域性變數一直不變，而共享記憶體一直遞增

global variable : 2 , shared memory : 8 hello world 

另外注意一定在生產環境開啟lua_code_cache，否則每個請求都會建立Lua VM例項。

init_worker_by_lua

用於啟動一些定時任務，比如心跳檢查，定時拉取伺服器配置等等；此處的任務是跟Worker程序數量有關係的，比如有2個Worker程序那麼就會啟動兩個完全一樣的定時任務。

1、nginx.conf配置檔案中的http部分新增如下程式碼

Java程式碼  收藏程式碼

  1. init_worker_by_lua_file /usr/example/lua/init_worker.lua;  

2、init_worker.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. local count = 0  
  2. local delayInSeconds = 3  
  3. local heartbeatCheck = nil  
  4. heartbeatCheck = function(args)  
  5.    count = count + 1  
  6.    ngx.log(ngx.ERR, "do check ", count)  
  7.    local ok, err = ngx.timer.at(delayInSeconds, heartbeatCheck)  
  8.    if not ok then  
  9.       ngx.log(ngx.ERR, "failed to startup heartbeart worker...", err)  
  10.    end  
  11. end  
  12. heartbeatCheck()  

ngx.timer.at：延時呼叫相應的回撥方法；ngx.timer.at(秒單位延時，回撥函式，回撥函式的引數列表)；可以將延時設定為0即得到一個立即執行的任務，任務不會在當前請求中執行不會阻塞當前請求，而是在一個輕量級執行緒中執行。

另外根據實際情況設定如下指令

lua_max_pending_timers 1024;  #最大等待任務數

lua_max_running_timers 256;    #最大同時執行任務數

set_by_lua 

設定nginx變數，我們用的set指令即使配合if指令也很難實現負責的賦值邏輯；

1.1、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_set_1 {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     set_by_lua_file $num /usr/example/lua/test_set_1.lua;  
  4.     echo $num;  
  5. }  

set_by_lua_file：語法set_by_lua_file $var lua_file arg1 arg2...; 在lua程式碼中可以實現所有複雜的邏輯，但是要執行速度很快，不要阻塞；

1.2、test_set_1.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. local uri_args = ngx.req.get_uri_args()  
  2. local i = uri_args["i"] or 0  
  3. local j = uri_args["j"] or 0  
  4. return i + j  

得到請求引數進行相加然後返回。

訪問如http://192.168.1.2/lua_set_1?i=1&j=10進行測試。 如果我們用純set指令是無法實現的。

再舉個實際例子，我們實際工作時經常涉及到網站改版，有時候需要新老並存，或者切一部分流量到新版

2.1、首先在example.conf中使用map指令來對映host到指定nginx變數，方便我們測試

Java程式碼  收藏程式碼

  1. ############ 測試時使用的動態請求  
  2. map $host $item_dynamic {  
  3.     default                     "0";  
  4.     item2014.jd.com            "1";  
  5. }  

如繫結hosts

192.168.1.2 item.jd.com;

192.168.1.2 item2014.jd.com;

此時我們想訪問item2014.jd.com時訪問新版，那麼我們可以簡單的使用如

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  1. if ($item_dynamic = "1") {  
  2.    proxy_pass http://new;  
  3. }  
  4. proxy_pass http://old;  

但是我們想把商品編號為為8位(比如品類為圖書的)沒有改版完成，需要按照相應規則跳轉到老版，但是其他的到新版；雖然使用if指令能實現，但是比較麻煩，基本需要這樣

Java程式碼  收藏程式碼

  1. set jump "0";  
  2. if($item_dynamic = "1") {  
  3.     set $jump "1";  
  4. }  
  5. if(uri ~ "^/6[0-9]{7}.html") {  
  6.    set $jump "${jump}2";  
  7. }  
  8. #非強制訪問新版，且訪問指定範圍的商品  
  9. if (jump == "02") {  
  10.    proxy_pass http://old;  
  11. }  
  12. proxy_pass http://new;  

以上規則還是比較簡單的，如果涉及到更復雜的多重if/else或巢狀if/else實現起來就更痛苦了，可能需要到後端去做了；此時我們就可以藉助lua了：

Java程式碼  收藏程式碼

  1. set_by_lua $to_book '  
  2.      local ngx_match = ngx.re.match  
  3.      local var = ngx.var  
  4.      local skuId = var.skuId  
  5.      local r = var.item_dynamic ~= "1" and ngx.re.match(skuId, "^[0-9]{8}$")  
  6.      if r then return "1" else return "0" end;  
  7. ';  
  8. set_by_lua $to_mvd '  
  9.      local ngx_match = ngx.re.match  
  10.      local var = ngx.var  
  11.      local skuId = var.skuId  
  12.      local r = var.item_dynamic ~= "1" and ngx.re.match(skuId, "^[0-9]{9}$")  
  13.      if r then return "1" else return "0" end;  
  14. ';  
  15. #自營圖書  
  16. if ($to_book) {  
  17.     proxy_pass http://127.0.0.1/old_book/$skuId.html;  
  18. }  
  19. #自營音像  
  20. if ($to_mvd) {  
  21.     proxy_pass http://127.0.0.1/old_mvd/$skuId.html;  
  22. }  
  23. #預設  
  24. proxy_pass http://127.0.0.1/proxy/$skuId.html;  

 rewrite_by_lua 

執行內部URL重寫或者外部重定向，典型的如偽靜態化的URL重寫。其預設執行在rewrite處理階段的最後。

1.1、example.conf配置檔案

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  1. location /lua_rewrite_1 {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     rewrite_by_lua_file /usr/example/lua/test_rewrite_1.lua;  
  4.     echo "no rewrite";  
  5. }  

1.2、test_rewrite_1.lua

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  1. if ngx.req.get_uri_args()["jump"] == "1" then  
  2.    return ngx.redirect("http://www.jd.com?jump=1", 302)  
  3. end  

當我們請求http://192.168.1.2/lua_rewrite_1時發現沒有跳轉，而請求http://192.168.1.2/lua_rewrite_1?jump=1時發現跳轉到京東首頁了。 此處需要301/302跳轉根據自己需求定義。

2.1、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_rewrite_2 {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     rewrite_by_lua_file /usr/example/lua/test_rewrite_2.lua;  
  4.     echo "rewrite2 uri : $uri, a : $arg_a";  
  5. }  

2.2、test_rewrite_2.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. if ngx.req.get_uri_args()["jump"] == "1" then  
  2.    ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_3", false);  
  3.    ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_4", false);  
  4.    ngx.req.set_uri_args({a = 1, b = 2});  
  5. end   

ngx.req.set_uri(uri, false)：可以內部重寫uri（可以帶引數），等價於 rewrite ^ /lua_rewrite_3；通過配合if/else可以實現 rewrite ^ /lua_rewrite_3 break；這種功能；此處兩者都是location內部url重寫，不會重新發起新的location匹配；

ngx.req.set_uri_args：重寫請求引數，可以是字串(a=1&b=2)也可以是table；

訪問如http://192.168.1.2/lua_rewrite_2?jump=0時得到響應

rewrite2 uri : /lua_rewrite_2, a :

訪問如http://192.168.1.2/lua_rewrite_2?jump=1時得到響應

rewrite2 uri : /lua_rewrite_4, a : 1

3.1、example.conf配置檔案

Java程式碼  收藏程式碼

  1. location /lua_rewrite_3 {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     rewrite_by_lua_file /usr/example/lua/test_rewrite_3.lua;  
  4.     echo "rewrite3 uri : $uri";  
  5. }  

3.2、test_rewrite_3.lua

Java程式碼  收藏程式碼

  1. if ngx.req.get_uri_args()["jump"] == "1" then  
  2.    ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_4", true);  
  3.    ngx.log(ngx.ERR, "=========")  
  4.    ngx.req.set_uri_args({a = 1, b = 2});  
  5. end  

ngx.req.set_uri(uri, true)：可以內部重寫uri，即會發起新的匹配location請求，等價於 rewrite ^ /lua_rewrite_4 last；此處看error log是看不到我們記錄的log。

所以請求如http://192.168.1.2/lua_rewrite_3?jump=1會到新的location中得到響應，此處沒有/lua_rewrite_4，所以匹配到/lua請求，得到類似如下的響應

global variable : 2 , shared memory : 1 hello world

即

rewrite ^ /lua_rewrite_3;                 等價於  ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_3", false);

rewrite ^ /lua_rewrite_3 break;       等價於  ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_3", false); 加 if/else判斷/break/return

rewrite ^ /lua_rewrite_4 last;           等價於  ngx.req.set_uri("/lua_rewrite_4", true);

注意，在使用rewrite_by_lua時，開啟rewrite_log on;後也看不到相應的rewrite log。

access_by_lua 

用於訪問控制，比如我們只允許內網ip訪問，可以使用如下形式

Java程式碼  收藏程式碼

  1. allow     127.0.0.1;  
  2. allow     10.0.0.0/8;  
  3. allow     192.168.0.0/16;  
  4. allow     172.16.0.0/12;  
  5. deny      all;  

1.1、example.conf配置檔案

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  1. location /lua_access {  
  2.     default_type "text/html";  
  3.     access_by_lua_file /usr/example/lua/test_access.lua;  
  4.     echo "access";  
  5. }  

 1.2、test_access.lua

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

即如果訪問如http://192.168.1.2/lua_access?token=234將得到403 Forbidden的響應。這樣我們可以根據如cookie/使用者token來決定是否有訪問許可權。

content_by_lua   

此指令之前已經用過了，此處就不講解了。

另外在使用PCRE進行正則匹配時需要注意正則的寫法，具體規則請參考http://wiki.nginx.org/HttpLuaModule中的Special PCRE Sequences部分。還有其他的注意事項也請閱讀官方文件。

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