具體描述
內容簡介
本書圍繞Nginx下Lua開發語言、Nginx核心工作機製、Nginx配置方法、核心數據組件和配置及API指令進行詳細講解。本書主要分五部分:第壹部分介紹Nginx的基本操作,同時講解瞭MySQL、PostgreSQL、Redis、Memcached、MongoDB、OpenResty的基本操作。第二部分詳細講解瞭Lua腳本語言和Lua通用庫。第三部分講解瞭在Nginx開發中經常使用到的一些技術,如:JSON數據交換格式、nginx.conf配置方法和配置指令;還講解瞭Nginx下Lua開發的實現機製。第四部分詳細介紹瞭常用Lua庫和數據庫等組件的使用方法,包括:Redis、MySQL、Memcached、PostgreSQL、MongoDB、Bit、lfs、restry.http、lcurl、FFI、cjson、Template、WebSocket。第五部分詳細介紹瞭ngx_lua的配置指令和ngx_luaAPI,目的是幫助讀者在工作中快速檢索配置指令和API。 目錄
Contents?目 錄
前言
第一部分 Nginx操作基礎
第1章 Nginx高效服務器 2
1.1 Nginx的特點 2
1.2 Nginx的安裝 3
1.3 configure命令參數 7
1.4 小結 12
第2章 數據庫的基本操作 13
2.1 Nginx應用中的數據庫 13
2.2 MySQL關係型數據庫 15
2.2.1 yum安裝方法 16
2.2.2 使用mysql測試服務 18
2.2.3 MySQL文件分布 19
2.2.4 數據庫操作 19
2.3 Redis內存數據庫 22
2.3.1 Redis安裝 22
2.3.2 啓動Redis服務 23
2.3.3 Redis 配置 23
2.3.4 參數說明 26
2.3.5 數據類型 29
2.4 PostgreSQL關係型數據庫 31
2.5 Memcached內存數據庫 33
2.5.1 Memcached安裝 34
2.5.2 連接編輯 34
2.5.3 管理Memcached服務 35
2.5.4 Memcached命令 37
2.6 MongoDB分布式NoSQL數據庫 42
2.6.1 MongoDB安裝 43
2.6.2 mongod.conf配置說明 45
2.7 小結 48
第3章 OpenResty 49
3.1 OpenResty:概述 49
3.2 OpenResty的組成 50
3.3 OpenResty的安裝 52
3.4 Nginx多實例 54
3.5 小結 54
第4章 Nginx核心技術 55
4.1 Nginx設計目標 55
4.2 Nginx架構 57
4.2.1 事件驅動 57
4.2.2 異步多階段處理 59
4.2.3 模塊化設計 61
4.2.4 管理進程、工作進程設計 63
4.2.5 內存池 65
4.2.6 連接池 66
4.2.7 時間緩存 66
4.2.8 延遲關閉 67
4.2.9 跨平颱 67
4.2.10 HTTP模塊管道過濾模式 67
4.2.11 keepalive 68
4.2.12 pipeline 69
4.3 小結 69
第5章 Nginx的工作流程 70
5.1 Nginx的啓動流程 70
5.2 管理進程的工作流程 72
5.3 工作進程的工作流程 75
5.4 配置加載流程 76
5.5 HTTP框架初始化流程 79
5.6 HTTP模塊調用流程 81
5.7 HTTP請求處理流程 82
5.8 小結 83
第二部分 Lua腳本語言
第6章 Lua教程 86
6.1 Lua基礎 86
6.1.1 Lua的特性 86
6.1.2 Lua的應用場景 87
6.1.3 安裝Lua環境 87
6.2 Lua基本語法 88
6.2.1 第一個Lua程序 88
6.2.2 注釋 89
6.2.3 標識符 90
6.2.4 關鍵詞 90
6.2.5 全局變量 90
6.3 Lua的數據類型 90
6.4 Lua變量 96
6.4.1 賦值語句 96
6.4.2 索引 97
6.5 Lua循環 98
6.6 Lua流程控製 98
6.7 Lua函數 99
6.7.1 函數的定義 99
6.7.2 多返迴值 100
6.7.3 可變參數 101
6.8 Lua運算符 101
6.8.1 算術運算符 102
6.8.2 關係運算符 102
6.8.3 邏輯運算符 103
6.8.4 其他運算符 104
6.8.5 運算符的優先級 105
6.9 Lua字符串 106
6.10 Lua數組 107
6.10.1 一維數組 107
6.10.2 多維數組 108
6.11 Lua迭代器 109
6.11.1 泛型for迭代器 109
6.11.2 無狀態的迭代器 110
6.11.3 多狀態的迭代器 111
6.12 Lua錶 112
6.13 Lua模塊與包 113
6.13.1 require函數 114
6.13.2 加載機製 115
6.13.3 C包 115
6.14 Lua元錶 116
6.14.1 _index元方法 117
6.14.2 _newindex元方法 118
6.14.3 為錶添加運算符 119
6.14.4 _call元方法 119
6.14.5 _tostring元方法 120
6.15 Lua協同程序 121
6.15.1 基本語法 121
6.15.2 生産者–消費者問題 124
6.16 Lua錯誤處理 125
6.16.1 語法錯誤 125
6.16.2 運行錯誤 125
6.16.3 錯誤處理 126
6.16.4 error函數 126
6.16.5 pcall、xpcall、debug 127
6.17 Lua調試 128
6.18 Lua垃圾迴收 130
6.19 Lua麵嚮對象 131
6.19.1 Lua中麵嚮對象 132
6.19.2 Lua繼承 134
6.20 Lua數據庫訪問 136
6.21 小結 137
第7章 Lua通用庫 138
7.1 字符串庫 138
7.2 錶庫 141
7.3 文件I/O庫 143
7.3.1 簡單模式 144
7.3.2 完全模式 145
7.3.3 其他方法 146
7.4 數學庫 147
7.5 操作係統庫 150
7.6 小結 151
第三部分 Nginx開發技術
第8章 JSON數據交換格式 154
8.1 什麼是JSON 154
8.2 JSON轉換為JavaScript對象 155
8.3 JSON與XML的比較 155
8.4 JSON語法規則 156
8.5 格式化 157
8.6 小結 158
第9章 nginx.conf文件配置 159
9.1 默認nginx.conf文件 159
9.2 nginx.conf示例 162
9.3 全局配置與頂層配置塊 166
9.3.1 main全局配置 166
9.3.2 events配置塊 170
9.3.3 http服務器配置塊 172
9.3.4 ngx_http_core_module變量 194
9.3.5 stream 195
9.4 中文版nginx.conf 201
9.5 小結 204
第10章 Nginx下Lua實現機製 206
10.1 ngx_lua原理 206
10.2 HTTP請求的處理階段 209
10.3 ngx_lua的處理階段 210
10.4 Lua階段解析 212
10.4.1 init_by_lua 212
10.4.2 init_worker_by_lua 213
10.4.3 set_by_lua 214
10.4.4 rewrite_by_lua 216
10.4.5 access_by_lua 217
10.4.6 content_by_lua 218
10.4.7 header_filter_by_lua 220
10.4.8 body_filter_by_lua 220
10.4.9 log_by_lua 220
10.4.10 balancer_b 前言/序言
Preface?前 言為什麼寫這本書在接手安防雲任務之前,我做瞭近10年傳統安防分布式平颱的工作。安防雲任務是基於雲計算平颱和P2P技術嚮用戶提供SaaS服務。最初我的方案是將我們熟悉的分布式平颱改造成雲服務,進行互聯網部署。
針對消費級攝像機的應用,我們對服務進行瞭裁剪,隻留下幾個服務器。但是需要幾個資深的C++服務器開發工程師提供技術支持。後來,新來的架構師經過一段時間的消化後,提齣瞭Nginx+Lua+Redis架構。他一個人隻花費一個多月的時間就把業務服務寫好瞭。這件事情讓我感受到瞭Nginx+Lua的魅力。
Nginx+Lua架構帶來的改變還遠不止節約時間和成本。從做大型係統的角度來看,它還會帶來更多的東西:
調試方便:因為它不需要編譯代碼,相關訪問模塊是成熟穩定的,隻需要調試新加的業務代碼即可。大型係統特彆是分布式係統,調試一個功能或代碼的鏈條太長瞭,非常容易齣錯。
降低耦閤:因為架構的限製,代碼隻能在必需的階段管理器中開發,代碼是一個個.lua文件,耦閤性大大降低。
框架良好:因為先進的異步式多進程架構,可以充分利用係統資源。如果自行開發並維護這樣一個框架,需要大量的人力、物力。
上手容易:Lua代碼良好的結構和可讀性,使其上手速度更快。團隊成員經過快速培訓就可以上手。
在學習和使用ngx_lua的過程中我發現,網絡上資料其實非常多,但是非常零散,沒有整體性。雖然技術本身是很清晰和易用的,但是對於剛接觸這門技術的開發者來說,想要有條理、係統地把這些知識學完,可能會走一些彎路。因為很多資料已經過時瞭,甄彆和調試會耗費很多時間和精力,同時查閱英文文檔也比較花時間。於是,我就有瞭把自己的學習過程和心得整理成書的想法。
隨後的時間裏,我將自己學習Nginx下Lua開發的思路,以及這個過程中的資料一點點總結齣來加以整理,終成本書。希望本書可以幫助跟我有一樣需求的研發工程師快速瞭解並掌握Nginx下Lua開發技術。
本書的主要內容和特色通常我們學習一門語言、一門技術的時候,都是這樣一個過程:初學這項技術時,我們通常需要知道Lua語言的細節,需要知道Nginx的結構;當我們著手學習時,首先需要搭建一個學習環境,以便瞭解係統的結構和運行機製,同時用於編寫測試代碼;運行第一個測試代碼的時候,需要對Nginx進行配置,但是並不熟悉Nginx的配置,對於nginx.conf裏的內容比較頭疼;等到我們掌握瞭這項開發技術,開始業務係統開發瞭,又往往需要針對具體問題查找配置指令的用法和參數,以及查閱API的詳細用法。
所以,本書按照這樣的不同需求,對Nginx下Lua開發技術的不同關注點做瞭描述。
Nginx的基本知識,包含Nginx的使用、配置、安裝、技術架構、技術特點、主要工作流程等。
外圍關係型數據庫、NoSQL數據庫、緩存等的使用範圍、安裝、使用方法、配置,如MySQL、PostgreSQL、MongoDB、Redis、Memcached。
Lua語法詳解,包含Lua係統庫。
Lua常用庫,包含Redis、MySQL、Memcached、PostgreSQL、MongoDB、Bit、lfs、restry.http、lcurl、FFI、cjson、Template、WebSocket。
兩個相對完整的Lua實例,結閤實例以鞏固涉及的知識點。
ngx_lua的配置指令和API,詳細介紹瞭每一個官方指令和API。
我希望無論是對於Nginx Lua的初學者,還是對於經驗豐富的開發者,都可以通過本書學到基礎知識,找到常用庫的API說明,而不用查閱其他資料及官方英文文檔。
本書麵嚮的讀者本書適閤初學Nginx下Lua開發的工程師使用。通過本書可以比較係統地學習Lua語言,學習框架下經常用到的各組件使用方法,學習Nginx下Lua程序開發;可以參照本書的內容搭建學習環境,逐一測試各組件訪問代碼,並可通過後麵的例子編寫自己的訪問代碼和訪問庫。
本書適閤有經驗的Nginx和Lua開發工程師使用。通過本書可以快速查閱相關數據庫、緩存、庫的使用方法;可以查閱Nginx配置指令;還可以查閱ngx_lua配置指令和API。
本書同樣適閤做服務器端開發的資深工程師使用。書中講解瞭Nginx的核心架構和主要的工作流程,也講解瞭Nginx為瞭提高性能和並發所使用的一些關鍵技術,這些技術和算法對我們開發自己的高性能服務器有重要指導意義。
如何閱讀本書本書主要分五部分:
第一部分(第1~5章)介紹Nginx的基本操作,同時講解瞭MySQL、PostgreSQL、Redis、Memcached、MongoDB、OpenResty的基本操作。通過對本部分的學習可以掌握這些服務的安裝和使用方法,一般用於研發環境的搭建。這裏還講解瞭Nginx核心技術和工作流程,用於幫助讀者進一步掌握Nginx的架構和流程。各個層次的讀者都可以從本部分讀起。
第二部分(第6~7章)詳細講解瞭Lua腳本語言和Lua通用庫。學習Lua語言或查閱Lua語法的初學者可以直接閱讀該部分相應章節。
第三部分(第8~10章)講解瞭在Nginx開發中經常使用的一些技術,如JSON數據交換格式、nginx.conf配置方法和配置指令;還講解瞭Nginx下Lua開發的實現機製。學習Nginx配置的讀者,學習和查閱JSON的讀者可以直接閱讀該部分相應章節,也可以跳過其他章節,直接學習Nginx下Lua的實現機製。
第四部分(第11~26章)詳細介紹瞭常用Lua庫和數據庫等組件的使用方法,包括Redis、MySQL、Memcached、PostgreSQL、MongoDB、Bit、lfs、restry.http、lcurl、FFI、cjson、Template、WebSocket。要瞭解和學習這些內容的讀者,可以直接閱讀對應章節。這裏同時給齣瞭兩個Lua編程實例代碼,要總體瞭解這項編程技術的讀者可直接翻閱相應章節。
第五部分(第27~28章)詳細介紹瞭ngx_lua的配置指令和ngx_lua API,目的是幫助讀者在工作中快速檢索配置指令和API。
勘誤和資源由於時間有限,技術能力有限,雖然已經盡量客觀,在寫作過程中排除自己主觀的內容,但難免有錯誤和不準確的地方,熱忱希望你的批評和指正。
歡迎通過郵箱和我聯係:13067722617@163.com。
緻謝首先需要感謝我的太太一直以來對我的信任和支持,她是我一路走來的動力。寫這本書的時候,九哥已經10歲瞭,他已經知道我在做什麼瞭,他以我為榮,我也以他為傲。感謝我的丈人、丈母娘對我們的愛和一直以來的幫助。
寫這本書的時候,我的父母又來到瞭我們的身邊,為瞭和我們年輕人相處得更融洽,他們做齣瞭巨大的改變。
最後要感謝齣版社的楊福川和李藝,沒有你們的努力是不會見到這本書的。感謝你們的支持和信任!
《雲端微服務架構:高性能、高可用、可擴展的係統構建指南》 內容梗概 在當今瞬息萬變的數字時代,構建穩定、高效且能夠應對海量流量的分布式係統已成為企業生存和發展的關鍵。本書《雲端微服務架構:高性能、高可用、可擴展的係統構建指南》並非一本關於具體技術工具的堆砌,而是深入探討構建下一代分布式係統核心理念、設計原則與最佳實踐的權威指南。它將帶領讀者穿越復雜的技術迷霧,直擊現代雲原生微服務架構的本質,從宏觀的係統設計哲學,到微觀的具體實現細節,為工程師、架構師以及技術決策者提供一套係統性、前瞻性的解決方案。 本書的核心目標是幫助讀者理解如何設計、開發、部署和運維一個真正能夠實現高性能、高可用和可擴展的微服務係統。我們將從微服務架構的起源和演進齣發,探討其相對於傳統單體架構的優勢與挑戰,並深入剖析如何根據業務需求選擇最適閤的微服務拆分策略。隨後,我們將聚焦於實現高性能的關鍵技術,包括但不限於異步通信模型、消息隊列的深入應用、緩存策略的精細化設計以及高效的數據存儲方案。 在構建高可用的係統方麵,本書將重點闡述容錯、降級、熔斷、限流等一係列關鍵機製的原理與實踐。讀者將學習如何通過優雅的失敗處理、服務治理以及自動化故障恢復來確保係統的持續可用性,即使在麵對極端壓力和突發故障時也能保持穩健運行。 對於係統的可擴展性,我們將深入研究水平擴展、彈性伸縮以及負載均衡的各種實現方式。從容器化部署(如Docker)到容器編排平颱(如Kubernetes)的應用,再到服務網格(如Istio)的賦能,本書將全麵展示如何構建一個能夠隨業務增長而動態調整資源、平滑應對流量波動的彈性係統。 更重要的是,本書將強調“可運維性”這一貫穿係統生命周期的重要環節。從全麵的日誌收集與分析、分布式鏈路追蹤、性能監控與告警,到自動化部署、配置管理與持續集成/持續部署(CI/CD)流程的構建,都將作為實現高效係統運維的基石被詳細闡述。 核心章節亮點 第一部分:微服務架構的基石與演進 導論:從單體到微服務的飛躍 深入分析單體架構的局限性,以及微服務架構誕生的背景和必然性。 探討微服務架構的核心優勢:獨立部署、技術異構性、彈性伸縮、團隊自治等。 審視微服務架構帶來的挑戰:服務治理、分布式事務、復雜性管理等。 微服務拆分的藝術:如何正確劃分服務邊界 講解基於業務領域(DDD)的拆分方法,理解限界上下文(Bounded Context)的重要性。 介紹按功能、按資源、按業務流程等多種拆分策略,並分析其適用場景。 討論如何處理服務間的依賴關係,以及拆分過程中的權衡與取捨。 通信模式的選擇:同步、異步與事件驅動 詳述RESTful API、gRPC等同步通信的優缺點,以及何時應使用它們。 深入理解消息隊列(如Kafka, RabbitMQ, Pulsar)在實現異步通信中的關鍵作用,包括解耦、削峰填榖、順序保證等。 探討事件驅動架構(EDA)的模式,如事件溯源(Event Sourcing)和CQRS(Command Query Responsibility Segregation),以及它們如何構建響應式係統。 第二部分:高性能係統的構建之道 異步處理與並發模型:釋放係統潛能 探索Java中的CompletableFuture、Kotlin協程、Node.js中的Promise/Async-Await等現代並發模型。 講解Reactor模式、Proactor模式在高性能I/O處理中的應用。 分析綫程池、協程池的配置與優化,以及如何避免綫程飢餓和死鎖。 精細化緩存策略:數據訪問的加速器 深入剖析客戶端緩存、CDN緩存、應用層緩存(如Guava Cache, Caffeine)、分布式緩存(如Redis, Memcached)的原理與適用場景。 講解緩存一緻性協議(如LRU, LFU, TTL),以及如何設計有效的緩存失效策略。 研究緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩等常見問題及其解決方案。 高效數據存儲與訪問:性能的基石 探討關係型數據庫(SQL)與NoSQL數據庫(Key-Value, Document, Column-Family, Graph)的選擇與優化。 講解數據庫索引的原理與優化技巧,以及查詢性能的瓶頸分析。 研究數據庫連接池、讀寫分離、分庫分錶等伸縮性與高性能數據存儲方案。 第三部分:高可用係統的設計與實踐 容錯機製:優雅地處理失敗 深入講解斷路器(Circuit Breaker)模式,如Hystrix, Resilience4j,如何防止故障蔓延。 探討限流(Rate Limiting)與過載保護(Overload Protection)的技術,如Token Bucket, Leaky Bucket。 分析降級(Degradation)策略,如何在部分服務不可用時提供降級服務,保證核心功能可用。 服務治理與健康檢查:保障服務的穩定運行 研究服務注冊與發現機製(如Eureka, Consul, ZooKeeper),以及服務間的動態尋址。 講解健康檢查(Health Check)和心跳檢測(Heartbeat Detection)的重要性,以及如何實現。 探討服務的負載均衡策略(如輪詢、加權輪詢、最少連接),以分散流量,提高可用性。 分布式事務的挑戰與解決方案 分析分布式事務的ACID特性在微服務架構下的衝突。 講解兩種模式:兩階段提交(2PC)與三階段提交(3PC)的原理與局限。 深入研究補償事務(Compensation Transaction)、Saga模式等柔性事務解決方案。 第四部分:可擴展係統的構建與運維 容器化與編排:基礎設施的革新 詳細介紹Docker的核心概念與實踐,如何構建輕量級、可移植的容器鏡像。 深入Kubernetes(K8s)的架構與核心組件(Pod, Service, Deployment, StatefulSet, DaemonSet)。 講解K8s的自動伸縮(Horizontal Pod Autoscaler)、滾動更新(Rolling Update)等特性,實現彈性的資源管理。 服務網格:賦能服務間通信的強大能力 介紹服務網格(Service Mesh)的概念,如Istio, Linkerd,以及它帶來的可視化、可控的服務治理能力。 講解服務網格如何實現高級流量管理、安全性(mTLS)、可觀測性等。 分析服務網格在復雜微服務係統中的部署與運維。 自動化部署與持續集成/持續部署(CI/CD) 講解CI/CD流程的關鍵步驟:代碼提交、自動化構建、自動化測試、自動化部署。 介紹Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions等CI/CD工具的應用。 探討基礎設施即代碼(IaC)的概念,如Terraform, Ansible,實現基礎設施的自動化管理。 第五部分:可觀測性與係統監控 日誌聚閤與分析:洞察係統運行狀態 講解ELK Stack(Elasticsearch, Logstash, Kibana)或Loki+Promtail+Grafana的日誌收集、存儲、查詢與可視化。 探討結構化日誌的優點,以及如何設計有效的日誌格式。 分析日誌數據在故障排查、性能分析中的應用。 分布式鏈路追蹤:解密請求的生命周期 深入理解OpenTracing, OpenTelemetry等標準。 介紹Jaeger, Zipkin等分布式追蹤係統的原理與使用。 講解如何通過追蹤請求在服務間的調用鏈,快速定位性能瓶頸和故障源。 性能監控與告警:主動發現與解決問題 探討Prometheus, Grafana等監控係統的搭建與配置。 講解核心監控指標(Metrics),如請求延遲、吞吐量、錯誤率、資源利用率等。 研究告警策略的設計,以及如何構建有效的告警係統,實現主動響應。 目標讀者 本書適閤以下人群閱讀: 後端開發工程師: 尋求提升係統設計與開發能力的開發者。 係統架構師: 希望設計、構建和優化復雜分布式係統的技術領導者。 DevOps工程師: 緻力於提升係統運維效率和可靠性的技術人員。 技術管理者: 需要理解現代分布式係統架構,並做齣技術決策的領導者。 對雲原生技術感興趣的學生和研究人員。 學習本書將獲得的價值 通過學習本書,讀者將能夠: 係統性地掌握微服務架構的設計原則和核心技術。 深刻理解構建高性能、高可用、可擴展係統的關鍵因素。 掌握一係列實用的技術手段和工具,用於解決實際工程中的挑戰。 提升從宏觀架構設計到微觀實現細節的全麵能力。 為構建穩健、彈性、高效的雲原生應用打下堅實基礎。 《雲端微服務架構:高性能、高可用、可擴展的係統構建指南》不僅是一本技術手冊,更是一套思維框架。它將幫助您構建齣能夠應對未來挑戰的卓越分布式係統,從而在激烈的市場競爭中脫穎而齣。