1、Lua

1.1、介绍

Lua 是一个小巧的脚本语言。它是巴西里约热内卢天主教大学（Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro）里的一个由Roberto Ierusalimschy、Waldemar Celes 和 Luiz Henrique de Figueiredo三人所组成的研究小组于1993年开发的。其设计目的是为了通过灵活嵌入应用程序中从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。Lua由标准C编写而成，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。Lua并没有提供强大的库，这是由它的定位决定的。所以Lua不适合作为开发独立应用程序的语言。Lua 有一个同时进行的JIT项目，提供在特定平台上的即时编译功能。

Lua 是一种轻量小巧的脚本语言，用标准C语言编写并以源代码形式开放，其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

lua 语言具有以下特性

支持面向过程(procedure-oriented)编程和函数式编程(functional programming)；
自动内存管理；
只提供了一种通用类型的表（table），用它可以实现数组，哈希表，集合，对象；
语言内置模式匹配；闭包(closure)；
函数也可以看做一个值；
提供多线程（协同进程，并非操作系统所支持的线程）支持；
通过闭包和table可以很方便地支持面向对象编程所需要的一些关键机制，比如数据抽象，虚函数，继承和重载等。

应用场景

游戏开发
独立应用脚本
Web 应用脚本
扩展和数据库插件如：MySQL Proxy 和 MySQL WorkBench
安全系统，如入侵检测系统
redis中嵌套调用实现类似事务的功能
web容器中应用处理一些过滤缓存等等的逻辑，例如nginx。

1.2、安装

yum install ‐y gcc
yum install libtermcap‐devel ncurses‐devel libevent‐devel readline‐devel
curl ‐R ‐O http://www.lua.org/ftp/lua‐5.3.5.tar.gz
tar ‐zxf lua‐5.3.5.tar.gz
cd lua‐5.3.5
make linux test
make install

1.3、基本语法

lua有交互式编程和脚本式编程。
交互式编程就是直接输入语法，就能执行。
脚本式编程需要编写脚本文件，然后再执行。

1.3.1 注释

-- 单行注释：两个减号是单行注释
‐‐[[
多行注释
多行注释
‐‐]]

1.3.2 关键词

1.3.3 定义变量

‐‐ 全局变量赋值
a=1
‐‐ 局部变量赋值
local b=2

1.3.4 数据类型

1.3.5 流程控制

‐‐[ 0 为 true ]
if(0) then
print("0 为 true")
else
print("0 不为true")
end

1.3.6 函数

‐‐[[ 函数返回两个值的最大值 ‐‐]]
function max(num1, num2)
if (num1 > num2) then
result = num1;
else
result = num2;
end
return result;
end
‐‐ 调用函数
print("两值比较最大值为 ",max(10,4))
print("两值比较最大值为 ",max(5,6))

1.3.7 require

require 用于引入其他的模块，类似于java中的类要引用别的类的效果。

require "<模块名>"

2、OpenResty

OpenResty(又称：ngx_openresty) 是一个基于 NGINX 的可伸缩的 Web 平台，由中国人章亦春发起，提供了很多高质量的第三方模块。

OpenResty 是一个强大的 Web 应用服务器，Web 开发人员可以使用 Lua 脚本语言调动 Nginx 支持的各种 C 以及 Lua 模块,更主要的是在性能方面，OpenResty可以快速构造出足以胜任 10K 乃至1000K以上并发连接响应的超高性能 Web 应用系统。

360，UPYUN，阿里云，新浪，腾讯网，去哪儿网，酷狗音乐等都是 OpenResty 的深度用户。

OpenResty 简单理解，就相当于封装了nginx,并且集成了LUA脚本，开发人员只需要简单的其提供了模块就可以实现相关的逻辑，而不再像之前，还需要在nginx中自己编写 lua的脚本，再进行调用了。

2.1、安装

yum install yum‐utils

yum‐config‐manager ‐‐add‐repo https://openresty.org/package/centos/openresty.repo

yum install openresty
# 默认目录
/usr/local/openresty

2.2、nginx

默认已经安装好了nginx,在目录：/usr/local/openresty/nginx 下。

修改/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf ,将配置文件使用的根设置为root,目的就是将来要使用lua脚本的时候，直接可以加载在root下的lua脚本。

#user nobody; 配置文件第一行原来为这样, 现改为下面的配置
user root root;

2.3、缓存预热

实现思路：

定义请求：用于查询数据库中的数据更新到redis中。

（1）连接mysql ，按照广告分类ID读取广告列表，转换为json字符串。

（2）连接redis，将广告列表json字符串存入redis 。定义请求：

请求：
/ad_update
参数：
position ‐‐指定广告位置
返回值：
json

在/root/lua目录下创建ad_load.lua ，实现连接mysql 查询数据并存储到redis中。

ngx.header.content_type="application/json;charset=utf8"
local cjson = require("cjson")
local mysql = require("resty.mysql")
local uri_args = ngx.req.get_uri_args()
local position = uri_args["position"]
<p>local db = mysql:new()
db:set_timeout(1000)<br />
local props = {<br />
host = "192.168.200.128",<br />
port = 3306,<br />
database = "changgou_business",<br />
user = "root",<br />
password = "root"<br />
}</p>
<p>local res = db:connect(props)<br />
local select_sql = "select url,image from tb_ad where status ='1' and position='"..position.."' and start_time<= NOW() AND end_time>= NOW()"<br />
res = db:query(select_sql)<br />
db:close()</p>
<p>local redis = require("resty.redis")
local red = redis:new()
red:set_timeout(2000)</p>
<p>local ip ="192.168.200.128"
local port = 6379
red:connect(ip,port)</p>
<p>red:set("ad_"..position,cjson.encode(res))
red:close()</p>
<p>ngx.say("{"flag":true,"position":""..position..""}")

2.4、缓存读取

ngx.header.content_type="application/json;charset=utf8"
local uri_args = ngx.req.get_uri_args();
local position = uri_args["position"];
local redis = require("resty.redis");
local red = redis:new()
red:set_timeout(2000)
local ok, err = red:connect("192.168.200.128", 6379)
local rescontent=red:get("ad_"..position)
ngx.say(rescontent)
red:close()
location /ad_read { content_by_lua_file /root/lua/ad_read.lua; }

#user nobody;
user root root;
worker_processes 1;
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet‐stream;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
#keepalive_timeout 0;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
server {
listen 80;
server_name localhost;
charset utf‐8;
#access_log logs/host.access.log main;
# 添加
location /ad_update {
content_by_lua_file /root/lua/ad_update.lua;
}
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
}#user nobody;
user root root;
worker_processes 1;
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet‐stream;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
#keepalive_timeout 0;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
server {
listen 80;
server_name localhost;
charset utf‐8;
#access_log logs/host.access.log main;
# 添加
location /ad_update {
content_by_lua_file /root/lua/ad_update.lua;
}
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
}
}

测试 http://192.168.200.128/ad_read?position=web_index_lb 输出

2.5、二级缓存

如上的方式没有问题，但是如果请求都到redis，redis压力也很大，所以我们一般采用多级缓存的方式来减少下游系统的服务压力。

先查询openresty本地缓存如果没有再查询redis中的数据

修改/root/lua目录下ad_read文件, 内容如下:

--设置响应头类型
ngx.header.content_type="application/json;charset=utf8"
--获取请求中的参数ID
local uri_args = ngx.req.get_uri_args();
local position = uri_args["position"];</p>
<p>--获取本地缓存
local cache_ngx = ngx.shared.dis_cache;
--根据ID 获取本地缓存数据
local adCache = cache_ngx:get('ad_cache_'..position);</p>
<p>if adCache == "" or adCache == nil then</p>
<p>--引入redis库
local redis = require("resty.redis");
--创建redis对象
local red = redis:new()
--设置超时时间
red:set_timeout(2000)
--连接
local ok, err = red:connect("192.168.200.128", 6379)
--获取key的值
local rescontent=red:get("ad_"..position)
--输出到返回响应中
ngx.say(rescontent)
--关闭连接
red:close()
--将redis中获取到的数据存入nginx本地缓存
cache_ngx:set('ad_cache_'..position, rescontent, 10*60);</p>
<p>else
--nginx本地缓存中获取到数据直接输出
ngx.say(adCache)
end

修改nginx配置文件vi /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf ，http节点下添

#包含redis初始化模块
lua_shared_dict dis_cache 5m; #共享内存开启
<script>
new Vue({
el: '#app',
data: {
ad: {
web_index_lb:[]
}
},
methods: {
adRead: function(position) {
axios.get('ad_read?position=' + position).then(response => {
this.ad[position] = response.data
})
}
},
created(){
this.adRead('web_index_lb')
}
})
</script>

3、nginx限流

一般情况下，首页的并发量是比较大的，即使有了多级缓存，如果有大量恶意的请求，也会对系统造成影响。而限流就是保护措施之一。

nginx提供两种限流的方式：

一是控制速率

二是控制并发连接数

3.1、控制速率

漏桶算法实现控制速率限流

漏桶(Leaky Bucket)算法思路很简单,水(请求)先进入到漏桶里,漏桶以一定的速度出水(接口有响应速率),当水流入速度过大会直接溢出(访问频率超过接口响应速率),然后就拒绝请求,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率.示意图如下

{C955CF85-742B-4557-9813-09E59EE7AE2E}.png

{4B937707-AF9E-4048-913E-6B3D7EBDFE9D}.png

#user nobody;
user root root;
worker_processes 1;
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
   worker_connections 1024;
}
http {
   include mime.types;
   default_type application/octet‐stream;
   #log_format main '$remote_addr ‐ $remote_user [$time_local]
   "$request" '
   # '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
   # '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
   #access_log logs/access.log main;
   sendfile on;
   #tcp_nopush on;
   #keepalive_timeout 0;
   keepalive_timeout 65;
   #gzip on;
   limit_req_zone $binary_remote_addr zone=myRateLimit:10m rate=2r/s;
   server {
       listen 8081;
       server_name localhost;
       charset utf‐8;
       location / {
           limit_req zone=myRateLimit;
           root html;
           index index.html index.htm;
       }
   }
}

binary_remote_addr 是一种key，表示基于 remote_addr(客户端IP) 来做限流，

binary_ 的目的是压缩内存占用量。

zone：定义共享内存区来存储访问信息， myRateLimit:10m 表示一个大小为10M，名字为 myRateLimit的内存区域。1M能存储16000 IP地址的访问信息，10M可以存储16W IP地址访问信息。

rate 用于设置最大访问速率，rate=10r/s 表示每秒最多处理10个请求。Nginx 实际上以毫秒为粒度来跟踪请求信息，因此 10r/s 实际上是限制：每100毫秒处理一个请求。这意味着，自上一个请求处理完后，若后续100毫秒内又有请求到达，将拒绝处理该请求.我们这里设置成2 方便测试。

3.2、突发流量

上面例子限制 2r/s，如果有时正常流量突然增大，超出的请求将被拒绝，无法处理突发流量，可以结合 burst 参数使用来解决该问题。

burst 译为突发、爆发，表示在超过设定的处理速率后能额外处理的请求数,当 rate=2r/s 时，将1s拆成2份，即每500ms可处理1个请求。

此处，burst=5 ，若同时有6个请求到达，Nginx 会处理第一个请求，剩余5个请求将放入队列，然后每隔500ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于6，将拒绝处理多余的请求，直接返回503. 不过，单独使用 burst 参数并不实用。假设 burst=50 ，rate为10r/s，排队中的50个请求虽然每100ms会处理一个，但第50个请求却需要等待 50 * 100ms即 5s，这么长的处理时间自然难以接受。

因此，burst 往往结合 nodelay 一起使用。

server {
   location / {
       limit_req zone=myRateLimit burst=5 nodelay;
       root html;
       index index.html index.htm;
   }
}

处理突发5个请求的时候，没有延迟，等到完成之后，按照正常的速率处理。

OpenResty