Java擴展Nginx之五：五大handler(系列最核心)

来源:https://www.cnblogs.com/bolingcavalry/archive/2023/07/15/17555490.html
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這裡分類和彙總了欣宸的全部原創(含配套源碼)：https://github.com/zq2599/blog_demos

本篇概覽

  • 本文是《Java擴展Nginx》系列的第五篇，如題，本篇是整個系列的最核心內容，咱們寫的代碼主要都集中在nginx-clojure定義的五種handler中，不同handler分別發揮著各自的作用，它們是：
  1. Initialization Handler for nginx worker（初始化）
  2. Content Ring Handler for Location（location對應的業務處理）
  3. Nginx Rewrite Handler（地址重定向）
  4. Nginx Access Handler（鑒權）
  5. Nginx Log Handler（日誌輸出）
  • 接下來，一起在實戰中學習它們

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maven工程

  • 新建名為handler-demo的maven工程，今天實戰的代碼都在這裡面
  • 我這裡為了統一管理代碼和依賴庫，整個《Java擴展Nginx》系列的源碼都放在父工程nginx-clojure-tutorials下麵，本篇的handler-demo也是nginx-clojure-tutorials的一個子工程
  • 接下來，編碼實戰每種handler

Initialization Handler for nginx worker（初始化）

  • Initialization Handler，顧名思義，是用於執行初始化邏輯的handler，它在nginx配置中是http級別的，有以下幾個特性：
  1. 每個worker都是獨立的進程，啟動的時候都會調用一次Initialization Handler
  2. Initialization Handler也是NginxJavaRingHandler介面的實現類，其invoke方法會被調用，所以初始化邏輯代碼應該寫在invoke方法中
  • 接下來寫代碼試試，新增MyInitHandler.java，代碼如下：
package com.bolingcavalry.handlerdemo;

import nginx.clojure.NginxClojureRT;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;
import java.io.IOException;
import java.util.Map;

public class MyInitHandler implements NginxJavaRingHandler {
    @Override
    public Object[] invoke(Map<String, Object> map) throws IOException {
        // 可以根據實際需求執行初始化操作，這裡作為演示，只列印日誌
        NginxClojureRT.log.info("MyInitHandler.invoke executed");
        return null;
    }
}
  • 用命令mvn clean package -U，生成名為handler-demo-1.0-SNAPSHOT.jar的文件，將其放入nginx的jars目錄下
  • 再在nginx.conf的http配置中增加以下兩行配置：
jvm_handler_type 'java';
jvm_init_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.MyInitHandler';
  • 重啟nginx，打開logs/error.log文件，發現裡面新增一行日誌，這就是初始化日誌：
2022-02-05 23:02:37[info][73954][main]MyInitHandler.invoke executed
  • 如果之前部署的location還在，可以用postman發請求試試，應該可以正常響應，表示nginx的worker已經正常工作：
    在這裡插入圖片描述

Content Ring Handler for Location（location對應的業務處理）

  • content handler是最常用的handler，這是個location配置，定義了nginx收到某個請求後應該如何處理，前面的文章中已經用到了
  • 現在咱們再寫一個content handler，與之前不同的是新增了配置項content_handler_property，該配置項可以添加自定義配置，整個location如下所示：
location /contentdemo {
	# 第一個自定義屬性
    content_handler_property foo.name 'foo.value';
   # 第二個自定義屬性
   content_handler_property bar.name 'bar.value';
   # 邏輯處理類
   content_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.MyContentHandler';
}
  • 從上面的配置可見，通過content_handler_property增加了兩個配置項，名字分別是foo.name和bar.name
  • 再來看MyContentHandler類的源碼，重點是實現了Configurable介面，然後在config方法被調用的時候，入參map中保存的就是content_handler_property配置的key和value了，在invoke方法中可以直接使用：
package com.bolingcavalry.handlerdemo;

import nginx.clojure.Configurable;
import nginx.clojure.java.ArrayMap;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;
import java.io.IOException;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.Map;
import static nginx.clojure.MiniConstants.CONTENT_TYPE;
import static nginx.clojure.MiniConstants.NGX_HTTP_OK;

public class MyContentHandler implements NginxJavaRingHandler, Configurable {

    private Map<String, String> config;

    /**
     * location中配置的content_handler_property屬性會通過此方法傳給當前類
     * @param map
     */
    @Override
    public void config(Map<String, String> map) {
        this.config = map;
    }

    @Override
    public Object[] invoke(Map<String, Object> map) throws IOException {

        String body = "From MyContentHandler, "
                    + LocalDateTime.now()
                    + ", foo : "
                    + config.get("foo.name")
                    + ", bar : "
                    + config.get("bar.name");

        return new Object[] {
                NGX_HTTP_OK, //http status 200
                ArrayMap.create(CONTENT_TYPE, "text/plain"), //headers map
                body
        };
    }
}
  • 編譯、配置、重啟nginx，再用postman訪問/contentdemo，響應如下，可見符合預期，content_handler_property配置的值可以在invoke方法中使用：
    在這裡插入圖片描述

Nginx Rewrite Handler（地址重定向）

  • rewrite handler顧名思義，就是咱們常在nginx上配置的rewrite功能，在nginx-clojure中又略有不同，為了方便記憶，這裡將整個rewrite分為三段處理：
    在這裡插入圖片描述- 下麵就是一個完整的rewrite handler，這些內容都是寫在http配置內的：
# 1. 定義變數，用於保存路徑
set $myhost "";
       
location /myproxy {
	rewrite_handler_type 'java';
	# 2. java代碼中為變數賦值
    rewrite_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.MyRewriteProxyPassHandler';
     # 3. 用變數的值作為地址進行跳轉
     proxy_pass $myhost;
}
  • 對應的MyRewriteProxyPassHandler.java如下：
package com.bolingcavalry.handlerdemo;

import nginx.clojure.NginxClojureRT;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRequest;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;
import java.util.Map;
import static nginx.clojure.java.Constants.PHASE_DONE;

public class MyRewriteProxyPassHandler implements NginxJavaRingHandler {
    @Override
    public Object[] invoke(Map<String, Object> req) {
        // 根據業務情況定製計算出的path
        String myhost = computeMyHost(req);
        // 用setVariable方法設置myhost變數的值，這個myhost在這個location中被定義，跳轉的時候就用這個值作為path
        ((NginxJavaRequest)req).setVariable("myhost", myhost);
        // 返回PHASE_DONE之後，nginx-clojure框架就會執行proxy_pass邏輯，
        // 如果返回的不是PHONE_DONE，nginx-clojure框架就把這個handler當做content handler處理
        return PHASE_DONE;
    }

    /**
     * 這裡寫入業務邏輯，根據實際情況確定返回的path
     * @param req
     * @return
     */
    private String computeMyHost(Map<String, Object> req) {
        // 確認是http還是https
        String scheme = (String)req.get("scheme");
        // 確認埠號
        String serverPort = (String)req.get("server-port");

        // /contentdemo是nginx.conf中配置的一個location，您可以根據自己的業務情況來決定返回值
        String myhost = scheme + "://127.0.0.1:" + serverPort + "/contentdemo";

        NginxClojureRT.log.info("pass address [" + myhost + "]");

        return myhost;
    }
}
  • 編譯構建運行起來，用postman訪問/myproxy，效果如下圖，從返回結果可見請求被成功轉發到/contentdemo：
    在這裡插入圖片描述
  • 此刻，相信聰明的您應該想到了：既然rewrite handler的邏輯代碼可以自己用java寫，那意味著可以按照自己的業務需求隨意定製，那豈不是自己可以在nginx上寫一個負載均衡的功能出來了？沒錯，從下圖可見官方也是這麼說的：
    在這裡插入圖片描述- 如果您的環境中有註冊中心，例如eureka或者nacos，您還可以取得後臺服務列表，這樣，不光是負載均衡，各種轉發調度邏輯都可以在nginx上開發出來了
  • 還有一點要註意的，下圖是剛纔寫的MyRewriteProxyPassHandler.java的源碼，註意紅框位置，是invoke方法的返回值，如果返回的不是PHASE_DONE，nginx-clojure框架就不再執行後面poss_proxy操作，而是把此handler當做普通的content handler來處理了：
    在這裡插入圖片描述

Nginx Access Handler（鑒權）

  • access handler的定位，是用於執行鑒權相關的邏輯
  • 其實看過了前面的rewrite handler，聰明的您應該會想到：rewrite handler既可以重定向，也可以直接返回code和body，那豈不是直接用來做鑒權？鑒權不通過就在rewrite handler上返回401 （Unauthorized）或者403 （Forbidden）
  • 從技術實現的角度來看，您說得沒錯，access handler來自nginx-clojure對功能和職責的劃分，官方建議將鑒權的工作都交給access handler來做：
    在這裡插入圖片描述
  • 正常情況下，一次請求被前面幾種handler執行的順序如下：
    在這裡插入圖片描述
  • 寫一個access handler的配置和代碼驗證試試，為了省事兒，就在前面rewrite handler的基礎上改動吧
  • 首先是配置，如下所示，在剛纔的rewrite handler的配置中，增加了access_handler_type和access_handler_name，這就意味著該location的請求，先由MyRewriteProxyPassHandler處理，再交給BasicAuthHandler處理，如果鑒權通過，才會交給proxy_pass處理：
# 1. 定義變數，用於保存路徑
set $myhost "";
       
location /myproxy {
	# 指定access handler的類型是java
    access_handler_type 'java';
    # 指定access handler的執行類類
    access_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.BasicAuthHandler';

    rewrite_handler_type 'java';
    # 2. java代碼中為變數賦值
    rewrite_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.MyRewriteProxyPassHandler';
    # 3. 用變數的值作為地址進行跳轉
    proxy_pass $myhost;
}
  • BasicAuthHandler.java的內容如下，已添加詳細註釋，就不多贅述了：
package com.bolingcavalry.handlerdemo;

import nginx.clojure.java.ArrayMap;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;
import javax.xml.bind.DatatypeConverter;
import java.util.Map;
import static nginx.clojure.MiniConstants.DEFAULT_ENCODING;
import static nginx.clojure.MiniConstants.HEADERS;
import static nginx.clojure.java.Constants.PHASE_DONE;

public  class BasicAuthHandler implements NginxJavaRingHandler {

    @Override
    public Object[] invoke(Map<String, Object> request) {
        // 從header中獲取authorization欄位
        String auth = (String) ((Map)request.get(HEADERS)).get("authorization");

        // 如果header中沒有authorization，就返回401錯誤，並帶上body
        if (auth == null) {
            return new Object[] { 401, ArrayMap.create("www-authenticate", "Basic realm=\"Secure Area\""),
                    "<HTML><BODY><H1>401 Unauthorized.</H1></BODY></HTML>" };
        }

        // authorization應該是 : Basic xfeep:hello!，所以這裡先將"Basic "去掉，然後再用":"分割
        String[] up = auth.substring("Basic ".length()).split(":");

        // 只是為了演示，所以賬號和密碼的檢查邏輯在代碼中是寫死的，
        // 如果賬號等於"xfeep"，並且密碼等於"hello!"，就返回PHASE_DONE，這樣nginx-clojure就會繼續執行後面的content handler
        if (up[0].equals("xfeep") && up[1].equals("hello!")) {
            return PHASE_DONE;
        }

        // 如果賬號密碼校驗不過，就返回401，body內容是提示賬號密碼不過
        return new Object[] { 401, ArrayMap.create("www-authenticate", "Basic realm=\"Secure Area\""),
                "<HTML><BODY><H1>401 Unauthorized BAD USER & PASSWORD.</H1></BODY></HTML>" };
    }
}
  • 編譯構建部署之後，咱們來試試效果，用postman再次請求/myproxy，因為header中沒有authorization欄位，所以返回401錯誤：
    在這裡插入圖片描述
  • 然後在header中增加一個屬性，如下圖紅框，名字authorization，值Basic xfeep:hello!，再發一次請求，藍框中顯示返回碼正常，並且返回內容也是重定向後的location生成的：
    在這裡插入圖片描述
  • 然後故意用錯誤的密碼試試，如下圖，鑒權未通過，並且返回body準確描述了具體的錯誤信息：
    在這裡插入圖片描述

Nginx Log Handler（日誌輸出）

  • 最後一個handler是作為輔助作用的日誌輸出，儘管在其他handler中，我們可以直接調用NginxClojureRT.log方法將日誌輸出到error.log文件中，但還是可以猜出官方定義Log Handler的用意：
  1. 明確劃分各個handler的職責
  2. 讓日誌與業務功能解耦合，讓Log Handler做純粹的日誌輸出工作
  3. 日誌模塊偏向於組件化，各個location可以按照需求選擇用或者不用，而且還可以設計成多個location復用
  • 另外Log Handler也有屬於自己的特性：
  1. 依舊是NginxJavaRingHandler介面的實現，invoke方法被執行的時機是request被銷毀前
  2. 有專用的配置屬性log_handler_property
  3. invoke方法的返回值無意義，會被nginx-clojure忽略
  • 接下來通過實例學習log handler，找到前面的content handler的demo，給它加上日誌輸出試試，將配置文件修改如下，可見增加了log_handler_name用於指定日誌輸出的執行類，另外還有兩個log_handler_property配置項作為自定義屬性傳入：
       location /contentdemo {
         # 第一個自定義屬性
         content_handler_property foo.name 'foo.value';
         # 第二個自定義屬性
         content_handler_property bar.name 'bar.value';
         content_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.MyContentHandler';

         # log handler類型是java
         log_handler_type java;
         # log handler的執行類
         log_handler_name 'com.bolingcavalry.handlerdemo.MyLogHandler';
         # 自定義屬性，在MyLogHandler中作為是否列印User Agent的開關
         log_handler_property log.user.agent on;
         # 自定義屬性，在MyLogHandler中作為日誌目錄
         log_handler_property log.file.path logs/contentdemo.log;
       }
  • 對應的MyLogHandler.java，有幾處要註意的地方稍後會提到：
package com.bolingcavalry.handlerdemo;

import nginx.clojure.Configurable;
import nginx.clojure.NginxClojureRT;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRequest;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Map;

public class MyLogHandler implements NginxJavaRingHandler, Configurable {

    /**
     * 是否將User Agent列印在日誌中
     */
    private boolean logUserAgent;

    /**
     * 日誌文件路徑
     */
    private String filePath;

    @Override
    public Object[] invoke(Map<String, Object> request) throws IOException {
        File file = new File(filePath);
        NginxJavaRequest r = (NginxJavaRequest) request;
        try (FileOutputStream out = new FileOutputStream(file, true)) {
            String msg = String.format("%s - %s [%s] \"%s\" %s \"%s\" %s %s\n",
                    r.getVariable("remote_addr"),
                    r.getVariable("remote_user", "x"),
                    r.getVariable("time_local"),
                    r.getVariable("request"),
                    r.getVariable("status"),
                    r.getVariable("body_bytes_sent"),
                    r.getVariable("http_referer", "x"),
                    logUserAgent ? r.getVariable("http_user_agent") : "-");
            out.write(msg.getBytes("utf8"));
        }
        return null;
    }

    @Override
    public void config(Map<String, String> properties) {
        logUserAgent = "on".equalsIgnoreCase(properties.get("log.user.agent"));
        filePath = properties.get("log.file.path");
        NginxClojureRT.log.info("MyLogHandler, logUserAgent [" + logUserAgent + "], filePath [" + filePath + "]");
    }

    // 下麵這段代碼來自官方demo，實測發現這段代碼在列印日誌的邏輯中並未發揮作用，
    // 不論是否刪除，日誌輸出的內容都是相同的
    /*
    @Override
    public String[] variablesNeedPrefetch() {
        return new String[] { "remote_addr", "remote_user", "time_local", "request", "status", "body_bytes_sent",
                "http_referer", "http_user_agent" };
    }
    */
}
  • 上述代碼中，有下麵幾處地方要註意：
  1. 以上代碼來自官方demo，我這裡做了點小的改動(主要是文件路徑改為外部參數傳入)
  2. 整體功能是取出請求和響應的一些參數，列印在日誌文件中
  3. logUserAgent參數控制了user agent是否列印，這個比較實用，可以通過配置來做一些開關控制
  4. 這個demo不要用於生產環境，從代碼可以看出，每一次請求都做了一次io操作，這是存在性能隱患的，官方的demo只是展示log handler的作用而已，看看就好
  5. variablesNeedPrefetch方法的代碼被我註釋掉了，因為實際嘗試發現不論這段代碼是否存在，都不回影響日誌的輸出，去看源碼也沒弄明白...（水平有限，望理解），於是就註釋掉了，畢竟只要日誌輸出正常就行
  • 編譯構建部署運行，先看logs/error.log，如下，可見MyLogHandler成功的接收到了配置項的值：
2022-02-08 08:59:22[info][69035][main]MyLogHandler, logUserAgent [true], filePath [logs/contentdemo.log]

  • 再用postman請求/contentdemo試試，如下圖，首先確保響應和之前一致，證明log handler不影響主業務：
    在這裡插入圖片描述

  • 去logs目錄下查看，發現新增了contentdemo.log文件，內容如下，postman自帶的header參數已經被成功獲取並列印在日誌中了：

127.0.0.1 - x [08/Feb/2022:09:45:36 +0800] "GET /contentdemo HTTP/1.1" 200 "80" x PostmanRuntime/7.29.0
  • 至此，五大handler咱們已經全部實戰體驗過了，對nginx-clojure的主要能力已經熟悉，接下來的章節會繼續深入挖掘，歡迎繼續關註欣宸原創

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