Nginx与LUA

Posted 2023-01-25

您好，我是湘王，这是我的51CTO博客。值此新春佳节，我给您拜年啦～祝您在新的一年中所求皆所愿，所行皆坦途，展宏“兔”，有钱“兔”，多喜乐，常安宁！

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软件开发中，除了进程和线程，还有协程的概念。但是在搞清楚协程这个概念之前，需要明白什么是进程和线程。

进程一般是应用程序的启动实例，进程拥有代码和打开的文件资源、数据资源、独立的内存空间，例如，独立部署的jar包、运行的redis、mongodb程序等，都可以成为进程。

而线程从属于进程，是应用程序的实际执行者，一个进程至少包含一个主线程，或者有更多的子线程，线程拥有自己的栈空间。

看起来，在同一时刻多个线程是同时执行的，也就是并发执行的，但由于若干个线程对应同一个CPU，所以同一个时刻其实只有一个线程是处于执行状态的。在一个时间片内执行哪个线程是不确定的，只能控制线程的优先级，但真正的线程调度是由CPU决定的。

般情况下，各个线程都是比较独立的，各自也有明确的生命周期，如初始化、可运行、运行中、阻塞、销毁等不同的状态。

如果线程之间需要协作或者通信，那么可以通过volatile关键字、wait/notify方法、JUC工具类，或者是消息队列MQ实现。无论如何，线程都会涉及到线程锁、状态切换及上下文切换。

协程是一种比线程更加轻量级的存在，是「线程中的线程」。协程也拥有独立的堆栈，独立的局部变量，独立的指令指针，同时又与其它协程共享全局变量和其它内容。

协程不被操作系统管理，而是完全由线程内部控制，由程序显式的进行，需要多个程序彼此协作才能完成功能，这就是协程名字的由来。

协程不是进程也不是线程，它是通过特殊的函数来实现的——这个特殊的函数可以在某个地方「挂起」，之后可以重新在其他的地方继续运行。

一个线程之内可有多个这样特殊的函数，也就是有多个协程同时运行，但多个协程的运行只能是「串行」的——一个协程运行时，其他协程必须要挂起。同时还要明确：协程也是有切换的，但它的切换不是像进程或线程那样由操作系统完成，而是由用户完成的，所以切换效率比进程或线程高。或者可以打一个这样的比方：协程类似于正在同步中的多线程，而在等待同一个线程锁的几个线程也类似于协程。

协程是LUA中引入的概念，由于OpenResty是对LUA的封装，因此也自然就具备了协程特性。

具体来说，resume和yeild是Lua协程的核心。首次调用时，resume的参数会直接传递给协程函数。非首次调用时，resume的另一个参数会成为yield的返回值，而yield的参数，也会成为resume额外的返回值。

coroutine.create(function)会传一个函数作为参数来创建协程，返回coroutine，当遇到resume时就唤醒函数调用。

而coroutine.yield()使正在执行的函数挂起，传递给yeild的参数会作为resume的额外返回值。

先来验证coroutine.create和coroutine.resume。

修改nginx配置文件，将原来的include lua.conf改为xiecheng.conf。

vi /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf

修改xiecheng.conf内容：

vi /usr/local/openresty/nginx/conf/xiecheng.conf

修改完成后重启openresty：

/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -s reload

访问浏览器：

http://IP地址/xiecheng

可以看到三次结果都不同：这其实就是resume返回值的三种情况

其他的协程方法包括：

1、coroutine.isyieldable()，表示如果正在运行的协程可以挂起，则返回true（只有主协程（线程）和C函数是无法让出的）；

2、coroutine.running()，用来判断当前执行的协程是不是主线程，如果是就返回true；

3、coroutine.status(function)，返回表示协程状态的字符串：

running：正在执行中的协程；

suspended：还未结束却被挂起（调用了yeild或还没开始运行）的协程；

normal：协程A resume协程B时，协程A所处的状态就是normal；

dead：发生错误或正常终止的协程，如果这时候对它调用resume，将返回false和错误消息，就像刚才展示的那样。

修改配置文件验证语法：

vi /usr/local/openresty/nginx/conf/xiecheng.conf

修改完成后重启openresty：

/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -s reload

访问浏览器：

http://IP地址/xiecheng3

协程时序图：

通过以上语法，可以得到几个关于OpenResty协程的知识：

1、所有的协程都是通过resume和yield协作的，这是协程的核心所在，可以说没有resume和yield的协作，就没有协程；

2、resume和yield都是由开发者控制的，除此之外，是不会有任何其他第三方系统干预的，但线程就不一样；

3、函数从哪里挂起，恢复时就从哪里开始执行，关于这一点，可以尝试在r1中的coroutine.yield("b")前后各加上一行ngx.print()语句来验证。

这只是Lua协程的很小一部分，Lua中没有线程和异步编程的概念，但对于并发执行却提供了协程的方式，这确实有点奇怪。ngx_lua模块对协程做了封装，可以直接通过ngx.thread API来调用。其原理就是协程A在运行中发现自己忙，则把CPU使用权让出来给协程B使用，最后协程A能从中断位置继续执行，本地还是CPU独占的单线程。

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