[学习笔记 Day02]Redis + OpenResty + Lua 实现多级缓存

Lua

Lua 是一种轻量级、高效的脚本语言，由巴西里约热利卡天主教大学（PUC-Rio）的 Roberto Ierusalimschy、Waldemar Celes 和 Luiz Henrique de Figueiredo 于 1993 年开发。名字来源于葡萄牙语，意为”月亮”。

核心特点：

1. 轻量与高效
   整个解释器仅约 200KB，是目前最轻量的脚本语言之一。
   基于寄存器的虚拟机，执行速度快。
   自动内存管理（增量式垃圾回收）。
2. 简洁的语法
   语法极为精简，保留关键字不到 20 个。
   学习曲线平缓，容易上手。
3. 唯一的数据结构：表（Table）
   Lua 的核心设计哲学是用 table 一种结构统一表示数组、字典、对象、模块等几乎所有概念：
4. 元表与元方法（Metatable）
   通过元表机制可以自定义表的行为，实现运算符重载、继承等高级特性：
5. 协程（Coroutine）
   Lua 原生支持协程，适合异步编程和状态机：

主要应用场景

领域	典型案例
游戏开发	World of Warcraft 插件、Roblox（Luau）、《愤怒的小鸟》、大量国产手游的热更新逻辑
嵌入式脚本	Redis（内置 Lua 脚本引擎）、Nginx（OpenResty）、Wireshark
配置与扩展	Neovim (Vimscript 替代者)、AwesomeWM 窗口管理器、Lightroom
物联网	NodeMCU / ESP8266 上运行 Lua 固件

Lua 语法

• centos 自带，文件后缀名：xxx.lua
• 打印：print(text)
• 运行命令： lua xxx.lua
• 获取变量 / 值的类型：type(变量 / 表达式)
• lua 命令行：lua
• 字符串拼接：str1 .. str2

数据类型

类型	说明
nil	无效值（表达式中相当于 false）
boolean	fasle 和 true
number	表双精度类型的实浮点数
string	字符串（单、双引号）
function	由 C / lua 编写的函数
table	关联数组，索引可以是数字（从 1 开始），字符串或表类型，创建时通过 构造表达式 完成，最简单构造表达式 {}，用来创建空表

• 声明变量：local 变量名 = 值

# table 类型
local map = {name = 'Jack' ,age = 21}

local arr = {1,2,3}

• for 循环：for index,value in ipairs(arr) do ... end

# index => key
# ipairs：解析数组 table，声明 key 为索引的 table
# pairs()：JSON 类似的table

for index,value in ipairs(arr) do
      代码块
end

• 函数：local function 函数名(参数列表) ... end

local function 函数名(参数列表)
      //方法体
end

• 条件判断：

if (表达式)
then 

else

end

• 操作符

操作符	示例	说明
and	A and B	A 为 false，返回 A，否则返回 B
or	A or B	A 为 true，返回 A，否则返回 B
not	not A	相反运算

OpenResty

一个基于 Nginx 的高性能 web 平台

特点：

• 具备 Nginx 的完整性能
• 基于 lua 语言继续宁扩展，集成大量精良的 Lua 库，第三方模块
• 允许使用 Lua 自定义业务逻辑，自定义库

安装（Linux 环境）

依赖库：

yum install -y pcre-devel openssl-devel gcc --skip-broken

OpenResty 库：

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

安装 opm 工具：

yum install -y openresty-opm

OpenResty 目录：/usr/local/openresty

配置 Nginx 的环境变量：

vi /etc/profile

# 在上述路径文件中加入以下内容
export NGINX_HONE = /usr/local/openresty/nginx
export PATH = ${NGINX_HOME}/sbin:$PATH

配置生效

source /etc/profile

启动

nginx

重新加载配置

nginx -s reload

停止

nginx -s stop

入门

在 nginx.conf 的 http 下面添加对 OpenResty 的 Lua 模块的加载：

# 加载 Lua 模块
lua_package-path "/usr/local/openresty/lualib/?.lua;;";

# 加载 C 模块
lua_package-path "/usr/local/openresty/lualib/?.so;;";

在 nginx.conf 的 server 下面，添加某个路径的监听

local /path {
      # 响应类型，如返回 JSON
      default_type application/json;
      # 响应数据由 lua/xx.lua 文件决定
      context_by_lua.file lua/xx.lua;
}

添加假内容：

ngx.say('{"id":1,"name":"Mark"}')

• 返回指定内容：ngx.say(text)

nginx 内部发送 http 请求：

local rep = ngx.location.capture("/path",{
      method = ngx.HTTP_GET,      # 请求方式
      args = {a = 1 , b = 2},     # get 请求方式传参
      body = "c:3 & b:4"          # post 请求方式传参
})

返回的响应内容：

• rep.status：响应状态码
• rep.header：响应体

反向代理：

local /item/path {
      # 防火墙需要关闭
      proxy_pass http://192.168.1.x:8001;
}

查询请求函数查询：

vi /usr/local/openresty/lualib/common.lua

local fucntion read_http(path.params)
      local rep = ngx.location.capture(path,{
            method = ngx.HTTP_GET,
            args = params
      })

      if not rep then
            ngx.log(ngx.ERR,"http not found")
            ngx.exit(404)
      end
      return rep.body
end

# 将方法导出
local _M = {read.http = read_http}
return _M

# 导入包
local common = require('common')

# 返回结果
ngx.say(xxx)

扩展：JSON 结果处理

引入 cjson 模块：

local cjson = require("json")

序列化：

local obj = {name = 'jack' , age = 21}
local json = cjson.encode(obj)

反序列化：

local obj = cjson.decode(json)

定义集群：

upstream xx-cluster{
      # 缓存
      hash $request_url;
      server 192.168.1.x:8001
      server 192.168.1.x:8002
}

反向：

local /path {
      proxy_pass http://xx-cluster
}

Redis 冷启动与缓存预热：

• 冷启动：服务刚启动，Redis 并没有缓存
• 缓存预热：将热点数据提前查询并保存

Redis 模块

引入并初始化：

local redis = require('restry.redis')

# 初始化对象
local red = redis:new()
# 设置超时时间
red:set_timeouts(1000,1000,1000)

封装释放 Redis 连接的函数

local function close_redis(red)
      # 连接空闲时间（ms）
      local pool_max_idle_time = 10000
      # 连接池大小
      local pool_size = 100
      local ok,error = red:set_keepalive(pool_max,idle_time,pool_size)

      if not ok then
            ngx.log(ngx.ERR,"xxx",err)
      end
end

封装读取并返回数据的函数：

local fucntion read_redis(ip,port,key)
      local ok,err = red:connect(ip,port)
      if not ok then
            ngx.log(ngx.ERR,"xxx",err)
            return nil;
      end

      local rep,err = red:get(key)
      if not rep then
            ngx.log(ngx.Err,"xxx",err,",key = ".key)
      end

      if rep == ngx.null then
            rep = nil
            ngx.log(ngx.ERR,'xxx,key = '.key)
      end
      close_redis(red)
      return rep
end

Nginx 本地缓存

OpenRestry 提供了 shard dict 的功能

开启共享字典：

# lua_shard_dict 变量名 大小
lua_shard_dict item_cacha 150mb

操作共享字典：

# 获取本地缓存对象
local item_cache = ngx.shard.item_cache
# 存储(最后一个参数如果设为 0 表示永不过期，单位 秒)
item_cache = set('key','value',1000)
local val = item_cache:get('key')

缓存同步

设置有效期：

• 优点：简单方便
• 缺点：时效差，过期之前可能不一致
• 场景：更新频率低，时效性低的

同步双写：修改数据库的同时更新缓存

• 优点：时效性强，缓存与数据库强一致
• 缺点：有代码侵入，耦合性高
• 场景：对一致性，时效性高的

异步通知：该数据库的同时发送通知事件，相关服务监听到后修改

• 优点：低耦合，可同时通知多个缓存数据
• 缺点：时效性一般，可能存在中间不一致状态
• 场景：时效性一般，有多个服务需要同步

请求参数处理

请求参数类型	示例	代码
路径占位符	/item/1001	# ~：表示正则表达式 local ~ /item/(\d+){} => local id = ngx.val[1]
请求头	id:1001	# 返回 table 类型 local headers = ngx,req.get_headers()
Get 请求参数	?id = 1001	local getParams = ngx.req.get_url_args()
Post 请求参数	id = 1001	ngx.req.read_body(); local post = ngx.req.get_post_args()
JSON 参数	{“id”:1001}	ngx.req.read_body() # 返回 json 数据 local json = ngx.req.get_body_data()