高并发 Nginx+Lua OpenResty系列（11）——流量复制/AB测试/协程

流量复制

在实际开发中经常涉及到项目的升级，而该升级不能简单的上线就完事了，需要验证该升级是否兼容老的上线，因此可能需要并行运行两个项目一段时间进行数据比对和校验，待没问题后再进行上线。这其实就需要进行流量复制，把流量复制到其他服务器上，一种方式是使用如tcpcopy引流；另外我们还可以使用nginx的HttpLuaModule模块中的ngx.location.capture_multi进行并发执行来模拟复制。
构造两个服务：

location /test1 {
    keepalive_timeout 60s;
    keepalive_requests 1000;
    content_by_lua '
        ngx.print("test1 : ", ngx.req.get_uri_args()["a"])
        ngx.log(ngx.ERR, "request test1")
    ';
}

location /test2 {
    keepalive_timeout 60s;
    keepalive_requests 1000;
    content_by_lua '
        ngx.print("test2 : ", ngx.req.get_uri_args()["a"])
        ngx.log(ngx.ERR, "request test1")
    ';
}

通过ngx.location.capture_multi调用

location /test {
    lua_socket_connect_timeout 3s;
    lua_socket_send_timeout 3s;
    lua_socket_read_timeout 3s;
    lua_socket_pool_size 100;
    lua_socket_keepalive_timeout 60s;
    lua_socket_buffer_size 8k;

    content_by_lua '
        local res1, res2 = ngx.location.capture_multi{
            { "/test1", { args = ngx.req.get_uri_args() } },
            { "/test2", { args = ngx.req.get_uri_args()} },
        }
        if res1.status == ngx.HTTP_OK then
            ngx.print(res1.body)
        end
        if res2.status ~= ngx.HTTP_OK then
        --记录错误
        end
    ';
}

此处可以根据需求设置相应的超时时间和长连接连接池等；ngx.location.capture底层通过cosocket实现，而其支持Lua中的协程，通过它可以以同步的方式写非阻塞的代码实现。
此处要考虑记录失败的情况，对失败的数据进行重放还是放弃根据自己业务做处理。

AB测试

AB测试即多版本测试，有时候我们开发了新版本需要灰度测试，即让一部分人看到新版，一部分人看到老版，然后通过访问数据决定是否切换到新版。比如可以通过根据区域、用户等信息进行切版本。
比如京东商城有一个cookie叫做__jda，该cookie是在用户访问网站时种下的，因此我们可以拿到这个cookie，根据这个cookie进行版本选择。
比如两次清空cookie访问发现第二个数字串是变化的，即我们可以根据第二个数字串进行判断。
__jda=122270672.1059377902.1425691107.1425691107.1425699059.1
__jda=122270672.556927616.1425699216.1425699216.1425699216.1。
判断规则可以比较多的选择，比如通过尾号；要切30%的流量到新版，可以通过选择尾号为1,3,5的切到新版，其余的还停留在老版。

1. 使用map选择版本

map $cookie___jda $ab_key {
    default                                       "0";
    ~^d+.d+(?P<k>(1|3|5)).                    "1";
}

使用map映射规则，即如果是到新版则等于"1"，到老版等于“0”； 然后我们就可以通过ngx.var.ab_key获取到该数据。

location /abtest1 {
    if ($ab_key = "1") {  
        echo_location /test1 ngx.var.args;
    }
    if ($ab_key = "0") {
        echo_location /test2 ngx.var.args;
    }
}

此处也可以使用proxy_pass到不同版本的服务器上

location /abtest2 {
    if ($ab_key = "1") {
        rewrite ^ /test1 break;
        proxy_pass http://backend1;
    }
    rewrite ^ /test2 break;
    proxy_pass http://backend2;
}

2. 直接在Lua中使用lua-resty-cookie获取该Cookie进行解析

首先下载lua-resty-cookie

cd /usr/openResty/lualib/resty/
wget https://raw.githubusercontent.com/cloudflare/lua-resty-cookie/master/lib/resty/cookie.lua

openResty.conf配置文件

location /abtest3 {
    content_by_lua '  
         local ck = require("resty.cookie")
         local cookie = ck:new()
         local ab_key = "0"
         local jda = cookie:get("__jda")
         if jda then
             local v = ngx.re.match(jda, [[^d+.d+(1|3|5).]])
             if v then
                ab_key = "1"
             end
         end
 
         if ab_key == "1" then
             ngx.exec("/test1", ngx.var.args)
         else
             ngx.print(ngx.location.capture("/test2", {args = ngx.req.get_uri_args()}).body)
         end
    ';
}

首先使用lua-resty-cookie获取cookie，然后使用ngx.re.match进行规则的匹配，最后使用ngx.exec或者ngx.location.capture进行处理。此处同时使用ngx.exec和ngx.location.capture目的是为了演示，此外没有对ngx.location.capture进行异常处理。

协程

Lua中没有线程和异步编程编程的概念，对于并发执行提供了协程的概念，个人认为协程是在A运行中发现自己忙则把CPU使用权让出来给B使用，最后A能从中断位置继续执行，本地还是单线程，CPU独占的；因此如果写网络程序需要配合非阻塞I/O来实现。
ngx_lua 模块对协程做了封装，我们可以直接调用ngx.thread API使用，虽然称其为“轻量级线程”，但其本质还是Lua协程。该API必须配合该ngx_lua模块提供的非阻塞I/O API一起使用，比如我们之前使用的ngx.location.capture_multi和lua-resty-redis、lua-resty-mysql等基于cosocket实现的都是支持的。
通过Lua协程我们可以并发的调用多个接口，然后谁先执行成功谁先返回，类似于BigPipe模型。

1. 依赖的API

location /api1 {
    echo_sleep 3;
    echo api1 : $arg_a;
}
location /api2 {
    echo_sleep 3;
    echo api2 : $arg_a;
}

我们使用echo_sleep等待3秒。

2. 串行实现

location /serial {
    content_by_lua '
        local t1 = ngx.now()
        local res1 = ngx.location.capture("/api1", {args = ngx.req.get_uri_args()})
        local res2 = ngx.location.capture("/api2", {args = ngx.req.get_uri_args()})
        local t2 = ngx.now()
        ngx.print(res1.body, "<br/>", res2.body, "<br/>", tostring(t2-t1))
    ';
}

即一个个的调用，总的执行时间在6秒以上，比如访问http://127.0.0.1/serial?a=22

api1 : 22
api2 : 22
6.0040001869202

ngx.location.capture_multi实现

location /concurrency1 {
    content_by_lua '
        local t1 = ngx.now()
        local res1,res2 = ngx.location.capture_multi({
              {"/api1", {args = ngx.req.get_uri_args()}},
              {"/api2", {args = ngx.req.get_uri_args()}}
        })
        local t2 = ngx.now()
        ngx.print(res1.body, "<br/>", res2.body, "<br/>", tostring(t2-t1))
    ';
}

直接使用ngx.location.capture_multi来实现，比如访问http://127.0.0.1/concurrency1?a=22

api1 : 22
api2 : 22
3.0020000934601

4. 协程API实现

location /concurrency2 {
    content_by_lua '
        local t1 = ngx.now()
        local function capture(uri, args)
           return ngx.location.capture(uri, args)
        end
        local thread1 = ngx.thread.spawn(capture, "/api1", {args = ngx.req.get_uri_args()})
        local thread2 = ngx.thread.spawn(capture, "/api2", {args = ngx.req.get_uri_args()})
        local ok1, res1 = ngx.thread.wait(thread1)
        local ok2, res2 = ngx.thread.wait(thread2)
        local t2 = ngx.now()
        ngx.print(res1.body, "<br/>", res2.body, "<br/>", tostring(t2-t1))
    ';
}

使用ngx.thread.spawn创建一个轻量级线程，然后使用ngx.thread.wait等待该线程的执行成功。比如访问http://127.0.0.1/concurrency2?a=22

api1 : 22
api2 : 22
3.0030000209808

其有点类似于Java中的线程池执行模型，但不同于线程池，其每次只执行一个函数，遇到IO等待则让出CPU让下一个执行。我们可以通过下面的方式实现任意一个成功即返回，之前的是等待所有执行成功才返回。

local  ok, res = ngx.thread.wait(thread1, thread2)

Lua协程参考资料
《Programming in Lua》
http://timyang.net/lua/lua-coroutine-vs-java-wait-notify/
https://github.com/andycai/luaprimer/blob/master/05.md
http://my.oschina.net/wangxuanyihaha/blog/186401
http://manual.luaer.cn/2.11.html