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[nginx] 由Lua 粘合的Nginx生态环境-- agentzh tech-club.org 演讲听录 [复制链接]

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LT总司令 LT元老 LT教授

发表于 2013-1-12 12:43:47 |显示全部楼层
转自:http://blog.zoomquiet.org/pyblosxom/2012/03/

    活动: Tech-Club技术沙龙(2012年2月)活动小结
    幻灯: ngx_openresty: an Nginx ecosystem glued by Lua
    录音: http://vdisk.weibo.com/s/2Qcon
    笔录: Zoom.Quiet <zoomquiet+nginx@gmail.com>
    Chnangelog:
        120312 fixed as s/hhttp/http/g ,thanx muxueqz
        120309 fixed kindel->kindle, thanx for milel liu;
        120308 fixed ahcking->hacking,thanx weakish
        120306 fixed agentzh ID name,thanx himself alert
        120305 finished
        120301 init.

        很早就一直关注 agentzh 对 nginx 的给力 hacking,这次总算有个阶段性的说明,虽然无法现场交流, 好在有录音,为了其它没有时间听的人们,以及给搜索引擎更好的搜索数据,俺义务听录全文;

1. 免责聲明

    录音/幻灯来自作者,版权当然属于他们
    文字听录来自 Zoom.Quiet,一切文字问题都是我造成的,与原著无关
    因为本人技术有限,仅通过幻灯和录音,记错的地方负责在我,与原著者无关
    任何不满和意见,请直接与我联系以便改进
        zoomquiet+nginx@gmail.com

2. Lua 粘合的 Nginx 生态环境

很高今天和大家进行分享,之前,在北京进行过相关的分享; 今天我们的話題是 Nginx 也可以說是关于 Lua 的; 介绍过去3年以来我们的工作, 工程名字是,openresty,可以追溯到2007年,那会儿,我刚刚进入 Yahoo! 中国, 第一份工作就是架构一个开放平台, Yahoo! 自个儿的开放平台, 系统作到后来逐渐偏离了初衷, 我们开始为大型的互联网公司作一些和web 前端打交道的系统支持;

我在 Yahoo!和 TaoBao 分别工作了两年,就辞职了; 主要因为,我们的开源作品,越来越多人使用了, 而我一方面,要应付所謂业务需求,另方面要响应来自国内外积极开发者们的要求或是bug; 所以,干脆辞了专心作事儿; 本来,我想搬到厦门,可是我老婆在福州找到了工作,于是,, 现在,我不拿工资,义务为全球的愛好者开发 ;-) 现在,已经在福州呆了7个月,这是我老婆给拍的照片; 我习惯,先在纸上写好代码,然后输入电脑,

前面放的是 kindle ; 这台 kindle 的来历比较有意思,

    在TaoBao 的时候,我打算将 openresty 重写,因为一开始是用 Perl 来写的
    而在Yahoo! 的时候虽然已经使用 openresty 統一了搜索功能,但性能的确一般
    当时,本想基于 Apache 来改写,不过一位师傅跟我讲:"你就直接拿c 写吧,基于 Apache 写没有前途的!"
    俺很郁闷,就问,那怎么整? 师傅回答,你研究一下 nginx 的源代码吧,然后就没再理我 而看代码是很累的,所以,俺一到 TaoBao 就买了台 Kindel 来看代码...

2.1. openresty

刚刚提过, openresty 在开发过程中逐偏离了原计划; 再面对后来,更加具体的公司业务后, 这时,已经可以看出所謂 Ajax/Servise 化了, 在我接触过的各种繁忙的互联网公司,都有种趋势,就是:

    对看起来是个整体的web 应用
    习惯在后台拆成很多 Service
    有些Service 是供給客户端发起請求来访问的,
    而有些Service 根本就是为其它服务而服务的,也使用了 http 协议进行发布

这种结构,导致整体系统变得非常分散

    由多个部门,分别实现一部分系統
    而每个部门,暴露給其它部门的,都是 http 协议,resful 形式的接口而已

    比如说, 去哪儿 网,就是非常非常松散的服务组合成的;
        一个請求进入后,立即分解成各种請求分别进行
        而有些就在 Service 之间进行了

        既然,http 协议如此常见,我们就需要强大的实现基础; nginx 是我们调研的各种平台中,最不烂的一个!
            其它真心都特别烂,,, Apache 最大的问题是其 I/O 模型,无法完成非常高效的响应; 但是优点是:开发接口规整,基于它来写 mod 非常方便; Lighttpd 正好相反,其 I/O 非常高效,但是开发接口不怎么友好; 而 Nginx 融合了两者的优点 ;-)

            <<< 5:11

    一方面使用了 lighttpd 多路复用的 I/O 模型
    另一方面以借鉴了 apache 的模块开发支持

    在(openresty)开发过程中,经常有人问,为什么 nginx 如此之快?
    我们知道 nginx 是单线程的,
    而单线程的模型,为什么可以承担上万甚至上几十万的并发請求?! 因为 nginx 的工作方式,如动画所示,这是我刚刚用 perl 生成的一个简单 git 动画:
    这其实是操作系统线程作的事儿
    前面3个,分别对应不同的 http 请求
    每个方块代表一个读或是写操作
    最后的 epoll_wait 就是 linux 系統中最高效的一种事件接口

    也就是説 nginx 内部其实是种事件驱动的机制
    只有相关事件发生时,才处理具体数据
    如果当前接口没有数据时,就会立即切换出去,处理其它请求
    所以,虽然只有一个线程,但是,可以同时处理很多很多线程的請求处理 那么,这种形式的 web 系統,可以很轻易的将 cpu 跑满,即使带宽没有跑满的情况下; 而 apache 这类多进程多线程模型的服务器,则很难将 cpu 跑满:
        因为并发达到一定量时
        内存首先将耗尽
        因为在 linux 系统中,线程数是有限的,每个线程必须预分配8m大小的栈,不论是否使用!
        所以,线程增加时,内存首先成为瓶颈
        即使挺过内存问题,当并发请求足够多时,cpu 争用线程的调度问题又成为系統瓶颈

        <<< 8:31

        所以,nginx 这样简单的单进单线模型,反而被 memcached 等高性能系统定为I/O 模型; 那么,我们作了什么呢?
        主要是为 nginx 提供了很多补丁,进行了 bugfix
        同时利用 nginx 提供的开发者接口,贡献了很多模块
        我们还将之前提及的 Lua 嵌入 nginx ,使其具有全功能的交互能力
        更加把 Lux 一些常用库,也放进去了
        然后打成一个大包,命名为 openresty ...这是使用 Tiddlywiki 随便作的一个 主頁: http://openresty.org

2.2. 配置小语言

nginx 本身有个很重要的特点,这在维基百科的条目中也强調过:

    其配置文件记法是非常灵活,并可读的
    nginx.conf 配置文件,本地其实就是个小語言 比如:
  1.     location = '/hello' {
  2.            set_unescape_uri $person $arg_person;
  3.            set_if_empty $person 'anonymous';
  4.            echo "hello, $person!";
  5.        }
复制代码
这段配置,对于 apache 用户来説,也很熟悉
    我们首先使用类似正则表达式的形式来约定一个响应的 url
    然后,可以使用各种 nginx 的指令对内部变量进行到系列操作
    变量也是配置文件的一部分,很象一种编程語言
    比如,这里,我们就将 person 这个变量使用 arg_person 进行赋值
    然后,用 'anonymous' 作为空值时的默认值给 $person
    最后直接使用 echo 将結果输出 这样,我们就可以使用 curl 模拟浏览器访问,给 /hello 提供一个utf8 编码的字串值, 以 ?person= 的GET 方式变量, 就可以获得預期的反馈: hello, 章亦春 不給参数的話,刚刚的 anonymouse 就起作用了;

    所以,整体上,我们期望在 nginx 中实现服务接口,就这样写点配置就好,不用写什么认真的c 代码;-) 而跑起来就象飞一样,因为,这么来写,实际和用c 现实没有什么区别;

    事实上,全世界的开发者都在使用 nginx 的开发接口,在拼命丰富这种配置文件小語言的词汇表!

    而真正决定其表达能力的是:"vicabulary"
    比如说,我们看这个例子,这是我写向第2或是第3个nginx 模块:
        用以直接访问 memcached 的所謂上游模块
        nginx 有自个儿的一套术语,在其后的各种服务比如memcached ,在nginx 而言就是上游
        对应的,那些访问 nginx 的浏览器等等客户端,就视为下游
  1.         # (not quite) REST interface to our memcached server
  2.         #  at 127.0.0.1:11211
  3.         location = /memc {
  4.             set $memc_cmd $arg_cmd;
  5.             set $memc_key $arg_key;
  6.             set $memc_value $arg_val;
  7.             set $memc_exptime $arg_exptime;
  8.             memc_pass 127.0.0.1:11211;
  9.             }
复制代码
这样简单的配置一下,通过 set 将url 上的各种参数映射给几个变量,
        然后通过 memc_pass 连接到远端一个memcached 服务,当然后面也可以是个集群
        立即,我们就得到一个,应该說是种伪 restfule 的 memcached 的使用接口服务
        我们可以使用 curl 来操作目标 memcached 了
        比如说,著名的 flush_all 命令,就可以直接通过 url 来执行

    通过这种形式,我们可以快速扩展成对memcached 集群的简洁管理服务,进行各种操作
    这样作的好处在于::
        不論其它相关应用使用 php 什么乱七八糟的語言写的,都可以統一包装成 http 接口
        令整个业务系统变成http 协议,这样系统的复杂度就能够有效降低
    同样可以这样对 MySQL 等等其它集群服务进行包装
    包括大家知道的 taobao 集群,对外部开发来說,好象是专门为外部扩展发布的服务,
        其实在 taobao 内部各种服务也是以两样形式組合起来的
        大家知道 taobao 是java 系的,它很多服务是通过定制 jvm 完成的
        所以,对于ali 原先业务,以及合作方的业务,还有我们数据统计部门的业务,对于jvm是无法直接使用的
        怎么办?所以,通过开放平台业务,将各种内部服务,封装成一系列 http 接口方便使用
        包括taobao 的登录,其实也封装成 http 接口,供给,taobao 子域名应用来使用
    不论使用什么开发語言,总是可以对http 协议进行访问的
        而且 http 协议本身非常简单
        我们可以方便的获取许多现成的工具进行调试/追踪/优化,,,
        另外,由于选择了 nginx,这使得http 的开销,代价变的非常非常的低
    记得 去哪儿网,原先有业务使用了几十台 MySQL
        前端使用 java 的jodb 进行连接
        而因为代码写的比较糟糕,因为业务部门嘛,写的时候不会注意连接池的效率,
        所以,每台主机的负载都非常 非常 高
        而,我们后来改为nginx 作前端,結果一台nginx 就将以前几十台java 主机的业务抗了下来
        通过封装成 http 接口,业务代码随便长连接/短连接,随便它搞,都撑得住了!
        于是,被他们java 程序员描述成不可能的任务,被一台 nginx 主机就解决了

        <<< 17:00 (插入提问): 封装具体作了什么?为什么比原先的方式效率高? 虽然改成了 http 实际连接MySQL 时不同样要消耗?
    因为,封装成 http 接口的数据库,我们内部使用了连接池
    已经优化的高效数据库连接池,而一般工程师不用关注连接池的技巧,专心完成业务代码就好,不容易出错
    而且,使用语言专用中间件的话,牵涉到其它问题:
        中间件本身是否稳定?高效率?
        中间件本身是否易于扩展好维护?
        等等一系列问题,远没有統一成 http 服务于所有語言实现的应用来的干脆简洁
    甚至于,我们后来引入了完整的 Lua 語言,它基本足够完备,可以支持我们直接完成业务
        taobao 的数据魔方,就直接使用脚本在 nginx 中完成的
        相比原先php的版本,仅仅这一项,就提高响应速度一个量級!
    所以,不论 memcached 还是什么数据库,我们可以統一到一个中间件
        而且 http 协议的中间件,还有个好处是可以直接公开給外部使用
        因为 http 上的访问控制很好作,复杂度也低
        我们的量子統計,就是直接和taobao 主站服务通过 http 良好整合在了一起
        可以简单的一个参数处理就发布給外部或是内部来安全使用

2.3. ngx_drizzle

通过模块,我们可以建立应用和 MySQL 间的非阻塞通訊

    这点非常重要!
    因为,当前端访问后端很大的数据集群的时候,其本身的并发能力就成为瓶颈
    设想后端有近百台 MySQL 时,后台本身的并发量就已经非常大了
    而前端类似 php 技术根本无法将后端所有主机的能力都应用起来
    所以,我们非常需要非阻塞技术
    需要一种数据库代理,就象很高能的网关一样,将后端所有MySQL 服务器的能力都激发出来
    而不用期待前端应用来自行完成并发调度 基于以上认知,我们开发了各种数据的非阻塞上游模块:
        包括对 MySQL/Postgres/redis 等等
        也尝试过对 Oracole ,但是,其官方的 c 驱动有些限制,虽然也提供了非阻塞接口,但是不完整
        在建立连接和銷毁连接时,只能以阻塞方式进行,所以,很纠结
        MySQL 官方的 c 驱动也只提供了阻塞方式!
        那只好寻求第三方的驱动,我们选择了 Drizzle 这个驱动,并整合进来 成为 ngx_drizzle 模块
  1.         upstream my_mysql_backend {
  2.                    drizzle_server 127.0.0.1:3306 dbname=test
  3.                                password=some_pass user=monty
  4.                                protocol=mysql;
  5.                    # a connection pool that can cache up to
  6.                    #   200 mysql TCP connections
  7.                    drizzle_keepalive max=200 overflow=reject;
  8.                }
复制代码
我们这样简单配置:
        通过 drizzle_server 配置连接口令和协议,因为模块可以连接 MySQL 和 drizzle 两种数据源,所以,要声明协议模式
        使用 drizzle_keepalive 建立一个连接池,限定上限为200,当超过连接限制时就 reject,相当对数据库的简单保护
        然后这样定义一个 cat 接口
  1.         location ~ '^/cat/(.*)' {
  2.                set $name $1;
  3.                set_quote_sql_str $quoted_name $name;
  4.                drizzle_query "select *
  5.                    from cats
  6.                    where name=$quoted_name";
  7.                drizzle_pass my_mysql_backend;
  8.                rds_json on;
  9.            }
复制代码
cat 之后是这猫的名字,使用 set 获得,这是 nginx 本身的功能
        然后使用 set_quote_sql_str 对查询语句进行转义,以防止SQL注入攻击
        通过 drizzle_query 组合成查询語句
        drizzle_pass 来完成对后端数据集群的查询,因为前面的 drizzle_server·可聲明一组 MySQL服务器
        甚至于,我们为查询返回的結果集,定制了一种格式,叫 rds_json
            这种格式是面向各种关系型数据库的
            我们针对这种格式,开发了一系列过滤器可以自由输出 csd或是json格式
            这样,几乎所有报表接口,都通过这种方式实现的
            taobao 直通车就使用了 csd 格式,因为他们是将这当成中间件来使用的
            而我们是直接通过 json 以 Ajax 形式对外的
        这样,通过 curl 访问 cat 接口查詢 Jerry ,就可以获得名叫Jerry 的猫的相关数据
        这里json 的输出,可以通过一系列方式,进行自由的调整
        比如说,有的要求每行数据都是 key/value 的格式,有的要求紧凑格式,第一行包含key之后,以后的全部是数据等等,,,

2.4. ngx_postgres

那么 portsgres 访问接口模块名叫:ngx_postgres

    这是一位波兰的 hacker 在我们的ngx_drizzle 基础上完成的
    因为它仿造了我们的接口形式
    pg 的官方模块是无法使用的,于是他花了两个月的时间,完成了这个模块
    去哪儿网,有很多地方就使用了这一模块
    我们可以看到如何使用 Lua 来调用这个标准模块 因为在 web 开发中,每向上一层,速度会下降一级,但是,功能会丰富很多
    但是,使用 nginx 模块来完成,速度损失很有限
  1.     upstream my_pg_backend {
  2.            postgres_server 10.62.136.3:5432 dbname=test
  3.                    user=someone password=123456;
  4.            postgres_keepalive max=50 mode=single overflow=ignore;
  5.        }
复制代码
这里,我们配置 overflow 时 ignore ,忽略,就是説,连接超过限定时,直接进入短连接模式
  1.   location ~ '^/cat/(.*)' {
  2.                set $name $1;
  3.                set_quote_pgsql_str $quoted_name $name;
  4.                postgres_query "select *
  5.                    from cats
  6.                    where name=$quoted_name";
  7.                postgres_pass my_pg_backend;
  8.                rds_json on;
  9.            }
复制代码
这样定义一个 pg 版本的 cat 接口
        注意,进行SQL 转义时问的是 set_quote_pgsql_str, 因为pg 的SQL转义和其它的不同

2.5. ngx_redis2

然后,去年的时候,我为了好玩,写了个 redis 的模块: ngx_redis2

    依然是100%非阻塞,去哪儿和天涯也都大量使用了这一模块
  1. upstream my_redis_node {
  2.            server 127.0.0.1:6379;
  3.            keepalive 1024 single;
  4.        }
复制代码
同样使用 upstream 定义一个或是多个连接池
        使用 keepalive 定义并发策略,这种场景中 tcp 在 http 的连接消耗是非常低的
  1. # multiple pipelined queries
  2.            location /foo {
  3.                set $value 'first';
  4.                redis2_query set one $value;
  5.                redis2_query get one;
  6.                redis2_pass my_redis_node;
  7.            }
复制代码
这里,我使用 redis2_query 定义了两个请求
        通过流水线形式,一次請求发送了两个命令过去,响应时,就有两个响应,按照顺序返回

2.6. ngx_srcache

ngx_srcache 是个很有趣的通用缓存模块

    之前为 apache 写过一些模块,其中一个比较有趣的,就是针对mod_cache 模块,写了个 memcached 的模块,就可以通过 memcached 对apache 中任意的响应进行缓存!
    这模块当初是为 Yahoo! 的搜索业务中,爬虫的抽取系統进行設計的
    当然我就发现,apache 里对 memcached 进行阻塞访问时,有点虚焦? 随着并发数增加,响应速度极速下降
    所以,在nginx 时,就不会有这种问题,保证所有处理都是非阻塞的!包括访问 memcached
    所以,我们可以在配置文件中自行决定使用什么后端来存储缓存
  1.   location /api {
  2.            set $key "$uri?$args";
  3.            srcache_fetch GET /memc key=$key;
  4.            srcache_store PUT /memc key=$key&exptime=3600;
  5.            # proxy_pass/drizzle_pass/postgres_pass/etc
  6.        }
复制代码
这里我们定义两种调用,所謂 fetch 是在 apache 中一种模板,c級别的调用但是,技法和 http 的 get 一樣
        这样声明的 location,我们可以同时即对外提供调用,也可以对配置内部其它 location 进行调用!
  1.     location /memc {
  2.               internal;
  3.               set_unescape_uri $memc_key $arg_key;
  4.               set $memc_exptime $arg_exptime;
  5.               set_hashed_upstream $backend my_memc_cluster $memc_key;
  6.               memc_pass $backend;
  7.           }
复制代码
这样,其实就是在收到請求时,实际调用了 /memc 接口,访问后端缓存
        收到結果后,再使用 srcache_store 接口整理put 回请求的入口 location, 設置相应的格式
        而 /memc 接口通过 internal 标记,成为仅仅对内服务的接口
        后面我们通过一系列指令,从 url 参数 ;-)
            即使是内部调用,依然是个标准的 http 請求界面
        然后使用 set_hashed_upstream 对 memcached 的集群.进行基于鍵的模的 hash 将結果放到 $backend
        最后使用 memc_pass 完成对集群的查询
        这里的 my_memc_cluster 是怎么定义的呢?
  1.   upstream memc1 {
  2.                server 10.32.126.3:11211;
  3.            }
  4.            upstream memc2 {
  5.                server 10.32.126.4:11211;
  6.            }
复制代码
upstream_list my_memc_cluster memc1 memc2;
    使用 upstream 定义两个服务,使用upstream_list 声明为一个集群
    这里其实也有限制的:
        在我们动态追加主机时
        我们要重新生成配置文件,然后使用 touch 命令通知 nginx 重新加载
        而这一限制,我们将看到,在基于 Lua 的实现中会不存在 ;-)

        前面我们看到,经过简单的配置,我们就可以获得一系列强大的 api 服务;

        <<< 29:51

2.7. ngx_iconv

实际使用中,还有一个重要的需求就是字符串编码:

    因为,有的业务是基于 gbk的,有的又是 utf-8 的
    一般我们可以在数据库层面进行处理
    但是,对于一些功能弱些的产品,比如说,memcache/redis 等,就没办法了
    所以,我们完成了自己的动态编码转换模块:

    ngx_iconv

    不管大家在访问 MySQL 时,使用的什么途径,比如习惯的反向代理什么的
    都可以通过 iconv_filter 对响应体进行编码转换!
    而且是流式的转换,也就是說,不需要 buffer,来一点数据就立即完成转换
  1. location /api {
  2.            # drizzle_pass/postgres_pass/etc
  3.            iconv_filter from=UTF-8 to=GBK;
  4.        }
复制代码
以上这是从 utf-8 到 gbk 的转换

        <<< 30:54

2.8. 嵌入 Lua

后面我们化了很大力气将 Lua 嵌入到了裏面:

    这样使得,可以实现任意复杂的业务了
  1. # nginx.conf
  2.        location = /hello {
  3.            content_by_lua '
  4.                ngx.say("Hello World")
  5.            ';
  6.        }
复制代码
这样我们就完成了一个 hallo world
        ngx.say 是 lua 显露給模块的接口
    另外当然也可以调用外部脚本
    如同我们写php 应用时,习惯将业务脚本单独组织在 .php 文件中一样
  1. # nginx.conf
  2.    location = /hello {
  3.        content_by_lua_file conf/hello.lua;
  4.    }
复制代码
通过 content_by_lua_file 调用外部文件:
  1. -- hello.lua
  2.        ngx.say("Hello World")
复制代码
这里的脚本可以任意复杂,也可以使用Lua 自己的库

    早先,我们非常依赖,ngninx 的子请求,来复用 nginx 的请求模块:
    比如说,我们一个模块,需要同时访问 memcached/mysql/pg 等許多后端
    这时,怎么办? 这么来:
  1. location = /memc {
  2.        internal;
  3.        memc_pass ...;
  4.    }
  5.    location = /api {
  6.        content_by_lua '
  7.            local resp = ngx.location.capture("/memc")
  8.            if resp.status ~= 200 then
  9.                ngx.exit(500)
  10.            end
  11.            ngx.say(resp.body)
  12.        ';
  13.    }
复制代码
先在 /memc 中建立到 memcache 的连接,并声明为内部接口
    然后,在 /api 中使用 ngx.location.capture 发起一个 location 請求
    就象发起一个正当的 http 请求一样,请求它,但是,其实没有http的开销,因为,这是c 级别的内部调用!
    而且是个异步调用,虽然我们是以同步的方式来写的
    然后我们可以检验响应是否 200,否则访问 500
    最后就可以将响应体输出出来

2.8.1. 同步形式异步执行!

这里为什么可以同步的写?

    写过 javascript 前端程序的朋友,应该知道要实现异步效果,我们很多时候,要使用回调
    而在 Lua 中我们可以这么来,因为 Lua 支持协程,即,concurrent
    这样,我们可以在一个 Lua 线程中分割出多个Lua 用户级的逻辑线程
    这种伪线程,可以实现比操作系统高的多的多的并发能力,因为系统开销非常的小
    近年有一些技术,也都支持了 concurrent 的技术,可以象http 请求顺序一样,顺着写
    不用象js 程序员那些纠结倒着写,在需要顺序操作时,又必须借重一些技法,而应用技法的代码,又实在难看,无法习惯

    所以,我们当初选择 Lua 一个很重要的原因就是支持 协程
    这里我们假定,同时要访问多个数据源
    而且,查询是没有依赖关系的,那我们就可以同时发出请求
    这样我总的延时, 是我所有请求中最慢的一个所用时间,而不是原先的所有请求用时的叠加!
    这种方式,就是用并发换取了响应时间
  1.     location = /api {
  2.            content_by_lua '
  3.                local res1, res2, res3 =
  4.                    ngx.location.capture_multi{
  5.                        {"/memc"}, {"/mysql"}, {"/postgres"}
  6.                    }
  7.                ngx.say(res1.body, res2.body, res3.body)
  8.            ';
  9.        }
复制代码
这里我们就同时发出了3个请求
        同时到 memcached/mysql/pg
        然后全新响应后,将結果放到 res1/2/3 三个变量中返回 所以,这种模型里,实现并发访问也是很方便的 ;-)

        <<< 35:20

2.9. lua_shared_dict

这是我去年,花力气完成的 nginx 共享内存字典模块: lua_shared_dict

    因为 nginx 是多 worker 模型,可以有多个进程
    但是,其实 workder 数量和并发无关,这不同于 apache
    nginx 多worker 的目的是将 cpu 跑满,因为它是单进程的嘛
    nginx 实际只跑了操作系统的一个线程,所以,多核主机中,如果有8核心,我们一般就起8个 worker 的
    如果业务有硬盘 I/O 的操作时,我们一般会起比核数略多的 worker 数
        因为在 linux 中,磁盘很难有非阻塞的操作
        虽然有什么 aio 的模型,但是有很多其它问题
        所以,本质上 nginx 多 worker 是为了跑满 cpu
    那么,一但多进程了,就存在满满的共存问题
        比如説,我们想在多个进程间共存配置/业务数据
        所以,基于共存内存来作
  1.    lua_shared_dict dogs 10m;
  2.            server {
  3.                location = /set {
  4.                    content_by_lua '
  5.                        local dogs = ngx.shared.dogs
  6.                        dogs:set("Tom", ngx.var.arg_n)
  7.                        ngx.say("OK")
  8.                    '
  9.                }
  10.                location = /get {
  11.                    content_by_lua '
  12.                        local dogs = ngx.shared.dogs
  13.                        ngx.say("Tom: ", dogs.get("Tom"))
  14.                    ';
  15.                }
复制代码
这有个例子:
        首先,使用 lua_shared_dict 分配一 10M 的空间
        然后,使用 OOP 方式,来定义两个接口:一个 /set 一个/get
        然后,不论哪个 worker 具体调用哪个操作
        但是結果,是終保存一致的
    使用 curl 先set 一下,再 get 就变成了 59,因为内部进行了自增
        共存的实现是通过紅黑树+自旋鎖来达成的:
            紅黑树的查找类似 hash 表查找的一种算法
            为保持读写的数据一致性,使用 自旋鎖来保证
            所以,当并发增大或是更新量增大时, 自旋鎖可能有问题,未来我们准备进一步修改成报灰的模型
        其实,共享内存的方式,在鎖开销非常小时,效率是非常高的,在腾讯单机并发跑到20万都是小意思;

        另外,在 Lua 中,我们需要对大数据量的一种非缓存的输出:
    因为,在很多 web 框架中或多或少都有缓存,有的甚至使用了全缓存
    那么,当你输出体积很大的数据时,就很易囧掉
    而,在 Lua 中,我们就很容易控制这点
  1.   -- api.lua
  2.     -- asynchronous emit data as a response body part
  3.     ngx.say("big data chunk")
  4.     -- won`t return until all the data flushed out
  5.     ngx.flush(true)
  6.     -- ditto
  7.     ngx.say("another big data chunk")
  8.     ngx.flush(true)
复制代码
比如,这里我们先 ngx.say ,异步的输出一个数据
        这段数据不一定刷得出去,如果网卡没来得及输出这投数据的话,这会在 nginx 的进程中缓存
        如果,我想等待数据输出后,再继续,就使用 ngx.flush ,这时,只有数据真正刷到系统的缓冲区后,才返回
        这样保证我们 nginx 的缓存是非低的,然后我们再处理下一个数据段
        如此就实现了流式的大数据输出

        这样,有时网络很慢,而数据量又大,最好的方式就是:
    既然你发的慢,那我也收的慢: 你一点点发,我就一点点收
    这样我们就可以使用很少的资源,来支持很多大数据量的慢连接用户

2.10. Socket形式

然而,还有些慢连接就是恶意攻击:

    我可以生成很多 http 连接,接进来后,慢的发送,甚至就不发送,来拖死你的应用
    这种情况中,你一不注意,服务分配给太多資源的话,整个系统就很容易被拖垮 所以,去年年底,今年年初,我下决心,完成了一个 同步非阻塞的 socket 接口:

    <<< 40:50

    这样,我就不用通过 nginx 的上游模块来访问http 请求:
    我们就可以让 Lua 直接通过 http,或是 unix socket 协议,访问任意后端服务
  1. local sock = ngx.socket.tcp()
  2.     sock:settimeout(1000)   -- one second
  3.     local ok, err = sock:connect("127.0.0.1", 11211)
  4.     if not ok then
  5.        ngx.say("failed to connect: ", err)
  6.        return
  7.     end
复制代码
象这样,建立 socket 端口,并可以设定超时
    我们就可以进行非阻塞的访问控制,当超时时,nginx 就可以自动挂起,切入其它协程进行处理
    如果所有连接都不活跃,我也可以等待系统的 epoll 调用了 就不用傻傻的完全呆在那儿了
  1.     local bytes, err = sock:send("flush_all\r\n")
  2.     if not bytes then
  3.         ngx.say("failed to send query: ", err)
  4.         return
  5.     end
  6.      
  7.     local line, err = sock:receive()
  8.     if not line then
  9.         ngx.say("failed to receive a line: ", err)
  10.         return
  11.     end
  12.      
  13.     ngx.say("result: ", line)
复制代码
或是使用 sock:send 直接返回,就可以继续其它请求了
    使用 receive 来接收查询的返回,读失败有失败处理,成功就打印出来 一切都是自然顺序
  1.    local ok, err = sock:setkeepalive(60000, 500)
  2.     if not ok then
  3.         ngx.say("failed to put the connection into pool "
  4.             .. "with pool capacity 500 "
  5.             .. "and maximal idle time 60 sec")
  6.         return
  7.     end
复制代码
这是连接池的调用
    通过 sock:setkeepalive , Lua 模块,就会将当前连接,放入另一连接池中以供其它請求复用
    也就是說,如果其它請求,請求到同一个url 时, nginx 会直接交給它原先的连接,而省去了开新连接的消耗
    keepalive 的参数比较少:
        头一个是,最大空闲时间,即,一个连接放在连接池里没有任何人来使用的最大时间
            这里是60秒,因为维持一连接的代价还是很昂贵的,如果一分钟了也没有人来用,我就主动关闭你节省资源
            对于负载比较大的应用,这样可以减少浪费
        第二个参数是,最大连接数,
            这里是500,如果连接数超过限制,就自动进入转移连接的模式

            Unix 域套接字 是 Linux/Unix 系统独特的进程接口
    虽然不走 http 协议,但是调用形式和 tcp 的 socket 完全类似
  1.   local sock = ngx.socket.tcp()
  2.     local ok, err = sock:connect("/tmp/some.sock")
  3.     if not ok then
  4.         ngx.say("failed to connect to /tmp/some.sock: ", err)
  5.         return
  6.     end
复制代码
一樣通过 ngx.socket.tcp 来建立连接
    然后,使用 sock:connect 来指定一个特殊文件,接入套接字
    就可以进行各种日常的操作了

2.11. concurrent ~ "cosocket"

这个模块是基于 concurrent 的:

    写是顺序写,但是执行是非阻塞的! 这点非常重要!
    协程技术诞生也有些年头了,
    但是,至今 99.9% 的 web 应用依然是阻塞式的
    因为早年,基于阻塞的应用开发太习惯了
    而基于异步的开发,对于工程师的思維能力要求太高,这也是为什么 node.js 工程师在开发时的主要痛苦
    因为,要求改变思維方式来考虑问题,我们的程序员多是 php 的,要求他们改变思维是很痛苦的

    所以,不仅仅是为了推广我们的平台
    更是为了兼容工程师的阻塞式思維,同时又可以利用协程来提高系统性能,达到单机上万的响应能力
    我们引入了 Lua 的协程,并称之为: "cosocket"
    即,concurrent based socket
    而一位资深的 python 粉丝告诉我,python也有优秀的协程库:
        是基于 greenlet 的 Gevent
        当然,类似我们的系統,都是可以支撑非常高并发的响应

        但是,我们当初选择 Lua 还有个很重要的原因是:
    cpu 的执行效率
    当你的并发模式,已经是极致的时候
    cpu 很容易成为瓶颈!

    一般情况下是 带宽首先不够了,然后 cpu 被跑满
    而在 apache 模型中,反而是内存首先不足
    经常是24个进程,swap 8G/24G 不断的增长,卡住什么也玩不了了
    而cpu 光在那儿进行上下文切换,没有作什么有意义的事儿 即,所謂内耗

    当我们将应用从 I/O 模型解放后,拼的都是 CPU:
    因为,内存一般消耗都不太大
    我们经常在 256M 内存的虚拟机,或是64M 内存的嵌入式设备中跑生产服务 内存,真心不应该是问题所在,,,

    但是,要进行計算时就一定要快!
    而 Lua 近年发展编译器到什么地步?
    有种编译器,可以运行时动态生成机器码
    在我们的测试中,高过了末启用优化的 gpc
    而启用优化的 gpc ,消耗资源又高过 Lua

    所以, Lua 的性能没有问题
    然后我们实际,按照 ruby 社区的説法,就是直接基于Lua 扩展出了一种专用小語言
    业务团队实际并没有直接使用 Lua 来写,而是使用我们为业务专门定制的一种专用脚本(DSL)
    所以,代码量非常的少 而且,我们的定制小語言,是强类型的:
    强类型語言有很多好处
    而且,可以在小語言中,定义对业务領域的高层次約束
    你就可以很方便的查找出业务工程师常范的错误,转化成語言特性包含到约束中,在编译器中实现!
    最后编译成包含优化的 Lua 代码,让它跑的象飞一样! 而且! 哪天,我高兴了,也可以让它生成 C 代码让它跑到极致!
    这样,业务不用改一行代码,但是,系统效能可以提高几倍
    等等,这些都是可以实现的,,,

    要,实现这些,要求我们的基础必须非常非常的高效,同时又非常非常小巧!
    这样我们才能在上面搭上层建筑
    即,所謂的: "勿在浮沙筑高台"!
    在这一过程中,我们也吃过很多苦,,,好在有 nginx ...

    再有,我们发现 socket 模型,一样可以用来读取下游,即客户端请求数据!
    当请求体很大,比如说,上传一个很大的文件时
    也需要异步处理 ,就省的我操心了
    所以,我就对下游請求,包装了一个只读的 socket,可以对請求数据进行流式读取
  1.    local sock, err = ngx.req.socket()
  2.     if not sock then
  3.         ngx.say("failed to get request socket: ", err)
  4.         return
  5.     end
  6.     sock:settimeout(10000)  -- 10 sec timeout
  7.      
  8.     while true do
  9.         local chunk, err = sock:receive(4096)
  10.         if not chunk then
  11.             if err == "closed" then
  12.                 break
  13.             end
  14.             ngx.say("faile to read: ", err)
  15.             return
  16.         end
  17.         process_chunk(chunk)
  18.     end
复制代码
这样,建立一个下游 socket 后,以 4096 字节为一个块(trunk)进行读取
    然后检查是否结束,即使没有结束,我也可以一块块的进行处理
    比如,读一块就写到硬盘上,或是写到远程的一个 tcp 连接,这连接也是非阻塞的!
    象这样,我这层就非常非常高效!

2.12. 高层实现

进行各种高层次的实现就非常方便了

    以前我用几年时间才能实现纯 Lua 的 MySQL 的连接模块
    现在用几百行 Lua 脚本就实现了: lua-resty-mysql
        而且是非常完备的实现
        支持多結果/存储过程等等高級功能
    而且性能非常接近纯 C 写的模块,我评测下来,也就差 10~20% 的响应
    如果未来,我用C 改写其中计算密集型的处理模块,那性能可以进一步大幅度提升!

    lua-resty-memcached 也就500多行就搞掂了!
    是完整的 memcached 协议的支持

    所以,用这种技术,可以很方便的实现公司里固定的或是全新的后端服务;

    redis协议本身設計的非常巧妙,虽然命令多,但是底层传输协议非常简洁
    所以,我只用 200 多行,就实现了:lua-resty-redis

    后面两个模块都比较粗糙,仅仅封装了传输协议,所以,执行效率,高于它们官方c 实现的等价物 ;-)

    lua-resty-upload 就是提及的大文件上传模块
    不过,这模块写的比较粗糙
    api 暴露的不够 优美,,,,

3. abt.

    我在 http://github.com/agentzh 上天天提交代码;
    也刷weibo : http://weibo.com/agentzh/ 不过,最近刷的比较少,,,

    <<< 53:00

QA:

    将 Lua 当成什么来用? 直接业务嘛?
        简单的可以直接来
        也可以架构更高层的領域脚本,编译成 Lua 来执行
        不过,最终,都是通过寄生在 nginx 平台上的 Lua 来实际跑

    那 openresty 主要解决了nginx 的什么问题?是nginx 的缺陷嘛?
        分两个方面来想:
        1.作为 nginx 的补充,很多人也是这么用的,比如说负载的接入,简化 F5 的前端配置,访问的逻辑控制,,,
        2. 直接作为 web 应用的机制,直接实现所有的应用,输出网页,发布 web service,等等

    和 apache 什么的性能差别主要在哪里?
        主要是 I/O 模型的本质差异
        nginx + Lua 可以完成数量级上的提升
        而且,作为应用或是作为 httpd 可以同时胜任双重角色!

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谢谢 分享!

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  前听说过agentzh 学习了。

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发表于 2013-1-12 16:48:51 |显示全部楼层
哗,有够长,得慢慢看

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楼主大牛逼
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发表于 2013-1-13 20:21:39 |显示全部楼层
有幸当时在场听到agentzh演讲+同行回家,赞!

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