# Lolly 实现计划

## 概述

**目标**：创建一个类似 nginx 的高性能 HTTP 服务器，纯 Go 实现，YAML 配置，单二进制运行。

**核心原则**：
- 不是 1:1 复刻 nginx，而是更现代、更易用
- 充分利用 Go 特性（goroutine、channel、标准库）
- 功能完整性优先于极致性能
- 选择"更简单易用"的设计方案

---

## 第一阶段：项目骨架与配置系统

### 目标
搭建项目基础结构，实现配置解析和命令行工具。

### 任务列表

#### 1.1 项目目录结构
```
lolly/
├── cmd/lolly/main.go           # 程序入口
├── internal/
│   ├── config/                 # 配置解析模块
│   ├── server/                 # HTTP 服务器核心
│   ├── handler/                # 请求处理器
│   ├── middleware/             # 中间件系统（框架）
│   │   ├── security/           # 安全中间件（access、ratelimit、auth）
│   │   ├── compression/        # 压缩中间件（gzip、brotli）
│   │   ├── logging/            # 日志中间件
│   │   └── rewrite/            # URL 重写中间件
│   ├── proxy/                  # 反向代理模块
│   ├── loadbalance/            # 负载均衡模块
│   ├── ssl/                    # SSL/TLS 模块
│   ├── cache/                  # 缓存模块
│   ├── stream/                 # TCP/UDP Stream 代理
│   └── logging/                # 日志系统核心
├── pkg/
│   └── utils/                  # 公共工具函数
├── configs/
│   └── lolly.yaml              # 默认配置示例
├── go.mod
├── go.sum
├── Makefile                    # 构建脚本
└── README.md
```

**关键文件**：
- `cmd/lolly/main.go` - 入口点，初始化和启动逻辑
- `internal/config/config.go` - 配置结构体定义和解析
- `internal/middleware/middleware.go` - 中间件框架接口定义

#### 1.2 YAML 配置解析

**配置结构体设计**：
```go
// internal/config/config.go

// Config 根配置结构
type Config struct {
    DefaultServer ServerConfig     `yaml:"server"`      // 默认服务器配置（单服务器场景）
    Servers       []ServerConfig   `yaml:"servers"`     // 多虚拟主机配置（可选）
    Logging       LoggingConfig    `yaml:"logging"`
    Performance   PerformanceConfig `yaml:"performance"`
}

// 配置字段语义说明：
// - 若只配置 `server` 字段，则作为单一服务器运行
// - 若配置 `servers` 字段，则按虚拟主机模式运行（按 Host 头匹配）
// - 若同时配置两者，`server` 作为默认 fallback 主机，`servers` 按名称匹配
// - 建议使用场景：简单部署用 `server`，多站点部署用 `servers`

// ServerConfig 服务器配置
type ServerConfig struct {
    Listen      string         `yaml:"listen"`       // 监听地址 ":8080"
    Name        string         `yaml:"name"`         // server_name
    Static      StaticConfig   `yaml:"static"`       // 静态文件
    Proxy       []ProxyConfig  `yaml:"proxy"`        // 反向代理规则
    SSL         SSLConfig      `yaml:"ssl"`          // SSL 配置
}

// StaticConfig 静态文件配置
type StaticConfig struct {
    Root   string   `yaml:"root"`    // 根目录
    Index  []string `yaml:"index"`   // 索引文件
}

// ProxyConfig 反向代理配置
type ProxyConfig struct {
    Path        string   `yaml:"path"`         // 路径匹配
    Target      string   `yaml:"target"`       // 目标地址
    LoadBalance string   `yaml:"load_balance"` // 负载均衡算法
}
```

**实现要点**：
- 使用 `gopkg.in/yaml.v3` 解析 YAML
- 支持配置文件路径命令行参数 `-c/--config`
- 配置验证：必填字段检查、路径有效性
- 默认配置：最小配置即可运行

#### 1.3 命令行工具

**支持的命令**：
```bash
lolly                    # 启动服务器（默认配置）
lolly -c /path/to.yaml   # 指定配置文件
lolly -t                 # 测试配置语法
lolly -v                 # 显示版本
lolly -s reload          # 重载配置（信号）
lolly -s stop            # 停止服务
lolly -s quit            # 优雅停止
```

**实现方式**：
- 使用 `flag` 标准库处理参数
- 信号处理：`SIGTERM`、`SIGINT`、`SIGHUP`

### 验证方法
```bash
# 构建测试
go build -o lolly cmd/lolly/main.go

# 配置解析测试
./lolly -t -c configs/lolly.yaml
# 输出：配置有效

# 版本显示
./lolly -v
# 输出：lolly version 0.1.0
```

### 提交信息
```
feat(config): 实现项目骨架和 YAML 配置解析

- 创建项目目录结构（cmd/internal/pkg/configs）
- 定义配置结构体（Server、Static、Proxy、Logging）
- 实现 YAML 配置文件解析
- 添加命令行参数支持（-c、-t、-v、-s）
- 添加默认配置示例文件
```

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## 第二阶段：HTTP 核心功能

### 目标
实现基础 HTTP 服务器、静态文件服务、请求路由、基础日志系统。

### 任务列表

#### 2.0 中间件框架（前置依赖）

**实现**：
```go
// internal/middleware/middleware.go

// Middleware 中间件接口
type Middleware interface {
    Name() string
    Process(next http.Handler) http.Handler
}

// Chain 中间件链
type Chain struct {
    middlewares []Middleware
}

// Apply 应用中间件链
func (c *Chain) Apply(final http.Handler) http.Handler
```

**设计要点**：
- 定义统一的中间件接口，所有中间件（security、compression、logging 等）实现此接口
- 支持链式组合，按注册顺序执行
- Phase 1 建立框架，后续阶段填充具体中间件实现

#### 2.1 基础 HTTP 服务器

**核心实现**：
```go
// internal/server/server.go

// Server HTTP 服务器
type Server struct {
    config    *config.Config
    handler   *handler.Handler
    listeners map[string]*net.Listener
    running   bool
    stopChan  chan struct{}
}

// Start 启动服务器
func (s *Server) Start() error

// Stop 停止服务器
func (s *Server) Stop() error

// GracefulStop 优雅停止（等待请求完成）
func (s *Server) GracefulStop(timeout time.Duration) error
```

**实现要点**：
- 使用 `net/http` 标准库为基础
- 支持 multiple listeners（多端口/多虚拟主机）
- 优雅关闭：`Shutdown()` 方法
- keep-alive 配置：`ReadTimeout`、`WriteTimeout`、`IdleTimeout`

#### 2.2 静态文件服务

**实现**：
```go
// internal/handler/static.go

// StaticHandler 静态文件处理器
type StaticHandler struct {
    root  string
    index []string
}

// ServeHTTP 处理静态文件请求
func (h *StaticHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request)
```

**功能清单**：
- 文件路径安全检查（防止目录遍历）
- MIME 类型自动识别（`mime.TypeByExtension`）
- 索引文件支持（index.html、index.htm）
- 目录列表（可选，默认禁用）
- Range 请求支持（部分下载）
- 文件缓存优化（可选）

#### 2.3 请求路由（Location 匹配）

**路由设计**：
```go
// internal/handler/router.go

// Router 请求路由器
type Router struct {
    routes []*Route
}

// Route 路由规则
type Route struct {
    Path     string      // 路径模式
    Type     MatchType   // 匹配类型：精确/前缀/正则
    Handler  http.Handler
}

// 匹配类型
type MatchType int
const (
    MatchExact  MatchType = iota  // 精确匹配 (=)
    MatchPrefix                    // 前缀匹配 (^~)
    MatchRegex                     // 正则匹配 (~)
)
```

**匹配优先级**（同 nginx）：
1. 精确匹配 `=`
2. 前缀匹配（优先）`^~`
3. 正则匹配 `~`（按顺序）
4. 最长前缀匹配

#### 2.4 多虚拟主机支持

**实现**：
```go
// internal/server/vhost.go

// VHostManager 虚拟主机管理器
type VHostManager struct {
    hosts map[string]*VirtualHost  // 按 server_name 索引
}
```

**功能**：
- 按 `Host` 头选择虚拟主机
- 默认主机fallback
- SNI 支持（SSL）

#### 2.5 基础日志系统（Phase 2 必需）

**原因**：调试 Phase 2-4 功能需要日志支持，将日志系统基础版本提前实现。

**实现**：
```go
// internal/logging/logging.go

// Logger 日志管理器
type Logger struct {
    level    LogLevel
    output   io.Writer
}

// LogLevel 日志级别
type LogLevel int
const (
    LogLevelDebug LogLevel = iota
    LogLevelInfo
    LogLevelWarn
    LogLevelError
)

// AccessLogger 访问日志（基础版）
func LogAccess(r *http.Request, status int, size int64, duration time.Duration)
```

**Phase 2 实现范围**：
- 基础请求日志：记录请求方法、路径、状态码
- 控制台输出：开发阶段便于调试
- Phase 5 将扩展为完整日志系统（文件输出、自定义格式）

### 验证方法
```bash
# 启动服务器
./lolly -c configs/lolly.yaml

# 静态文件测试
curl http://localhost:8080/index.html

# 路由测试
curl http://localhost:8080/static/test.txt
curl http://localhost:8080/api/health  # 应返回 404（代理未实现）
```

### 提交信息
```
feat(server): 实现 HTTP 服务器核心功能

- 实现中间件框架（Middleware 接口、Chain 链式组合）
- 实现基础 HTTP 服务器（启动/停止/优雅关闭）
- 实现静态文件服务（MIME 类型、索引文件、Range 请求）
- 实现请求路由器（精确/前缀/正则匹配）
- 支持多虚拟主机配置
- 支持 keep-alive 长连接配置
- 实现基础日志系统（控制台输出、请求日志）
```

---

## 第三阶段：反向代理与负载均衡

### 目标
实现反向代理功能、多种负载均衡算法、健康检查。

### 任务列表

#### 3.1 反向代理核心

**实现**：
```go
// internal/proxy/proxy.go

// Proxy 反向代理
type Proxy struct {
    targets    []*Target
    transport  *http.Transport
    bufferPool *bufferPool
}

// Target 后端目标
type Target struct {
    URL        *url.URL
    Weight     int
    Healthy    bool
    Connections int
}
```

**功能清单**：
- 请求转发：修改请求头、请求体
- 响应处理：修改响应头
- 超时配置：连接超时、响应超时
- WebSocket 支持：Upgrade 协议检测和转发
- 错误处理：后端不可用时的响应

#### 3.2 负载均衡算法

**实现**：
```go
// internal/loadbalance/balancer.go

// Balancer 负载均衡器接口
type Balancer interface {
    Select(targets []*Target) *Target
}

// RoundRobin 轮询算法
type RoundRobin struct {
    current uint64
}

// WeightedRoundRobin 权重轮询
type WeightedRoundRobin struct {
    weights []int
    current int
}

// LeastConnections 最少连接
type LeastConnections struct{}

// IPHash IP 哈希
type IPHash struct{}
```

**算法实现**：
| 算法 | 说明 |
|------|------|
| round_robin | 简单轮询 |
| weighted_round_robin | 按权重轮询 |
| least_conn | 选择连接数最少的目标 |
| ip_hash | 按客户端 IP 哈希固定目标 |

#### 3.3 健康检查

**实现**：
```go
// internal/proxy/health.go

// HealthChecker 健康检查器
type HealthChecker struct {
    interval   time.Duration
    timeout    time.Duration
    path       string  // 健康检查路径
    targets    []*Target
}

// Check 执行健康检查
func (h *HealthChecker) Check()

// Start 后台定期检查
func (h *HealthChecker) Start()
```

**类型**：
- **被动检查**：请求失败时标记不健康
- **主动检查**：定期发送探测请求

**配置示例**：
```yaml
proxy:
  - path: /api
    targets:
      - url: http://backend1:8080
        weight: 3
      - url: http://backend2:8080
        weight: 1
    load_balance: weighted_round_robin
    health_check:
      interval: 10s
      path: /health
      timeout: 5s
```

#### 3.4 代理缓存（可选）

**实现**：
```go
// internal/cache/proxy_cache.go

// ProxyCache 代理响应缓存
type ProxyCache struct {
    storage CacheStorage
    rules   []CacheRule
}
```

### 验证方法
```bash
# 启动后端服务（用于测试）
# backend1: python3 -m http.server 8001
# backend2: python3 -m http.server 8002

# 配置代理
# lolly.yaml:
#   proxy:
#     - path: /api
#       targets: [http://localhost:8001, http://localhost:8002]

# 测试代理
curl http://localhost:8080/api/test

# 测试负载均衡（多次请求）
for i in {1..10}; do curl http://localhost:8080/api/test; done
```

### 提交信息
```
feat(proxy): 实现反向代理和负载均衡功能

- 实现反向代理核心（请求转发、响应处理）
- 实现负载均衡算法（轮询、权重、最少连接、IP哈希）
- 实现被动健康检查（请求失败标记）
- 实现主动健康检查（定期探测）
- 支持 WebSocket 协议升级代理
```

---

## 第四阶段：安全与 SSL/TLS

### 目标
实现 HTTPS 支持、访问控制、请求限制。

### 任务列表

#### 4.1 SSL/TLS 支持

**实现**：
```go
// internal/ssl/ssl.go

// SSLConfig SSL 配置
type SSLConfig struct {
    Cert         string   `yaml:"cert"`          // 证书路径
    Key          string   `yaml:"key"`           // 私钥路径
    CertChain    string   `yaml:"cert_chain"`    // 证书链路径（可选，用于中间证书）
    Protocols    []string `yaml:"protocols"`     // TLS 版本，默认 ["TLSv1.2", "TLSv1.3"]
    Ciphers      []string `yaml:"ciphers"`       // 加密套件（仅 TLS 1.2 有效）
    OCSPStapling bool     `yaml:"ocsp_stapling"` // OCSP Stapling 支持（默认 false）
}

// TLSManager TLS 管理器
type TLSManager struct {
    configs map[string]*tls.Config  // 按 server_name
}
```

**安全默认配置**：
- **TLS 版本**：默认仅允许 TLSv1.2 和 TLSv1.3，**强制禁用 TLSv1.0/TLSv1.1**
- **加密套件默认值**（TLS 1.2，按优先级排序）：
  ```yaml
  # 默认安全加密套件，无需手动配置
  ciphers:
    - TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256    # 推荐，性能好
    - TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384    # 推荐，更安全
    - TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305     # 推荐，移动端友好
    - TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256  # ECDSA 证书专用
    - TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384  # ECDSA 证书专用
    - TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305   # ECDSA 证书专用
  ```
- **TLS 1.3**：自动使用 Go 标准库的安全套件，配置无效

**安全校验**：
- 启用 Basic Auth 时，**强制要求 SSL 配置**，否则拒绝启动
- 拒绝配置不安全的加密套件（如 RC4、DES、3DES）

**功能清单**：
- 证书加载：PEM 格式，支持证书链合并
- TLS 版本控制：TLSv1.2、TLSv1.3，**默认禁用不安全版本**
- 加密套件配置：提供安全默认值，拒绝不安全套件
- SSL 会话缓存：减少握手开销（LRU 缓存，默认 128 条）
- SNI 支持：多证书，通过 GetCertificate 回调实现
- HTTP/2 自动启用：TLS 时自动启用
- OCSP Stapling：减少客户端 CA 查询延迟和隐私风险

#### 4.2 IP 访问控制

**实现**：
```go
// internal/middleware/security/access.go

// AccessControl IP 访问控制
type AccessControl struct {
    allowList []net.IPNet
    denyList  []net.IPNet
    default   Action  // 默认动作
}

// Check 检查 IP 是否允许
func (a *AccessControl) Check(ip net.IP) bool
```

**性能优化建议**：
- 使用 CIDR 树结构（radix tree）优化大规模 ACL 匹配
- 预编译匹配规则，减少运行时开销
- 支持 IPv4 和 IPv6 双栈匹配

**配置示例**：
```yaml
security:
  access:
    allow: [192.168.1.0/24, 10.0.0.0/8, "2001:db8::/32"]  # 支持 IPv6
    deny: [192.168.2.100/32]
    default: deny
    # 可选：使用高性能匹配模式
    optimize: true  # 启用 CIDR 树优化（适用于 >100 条规则）
```

#### 4.3 请求限制

**实现**：
```go
// internal/middleware/security/ratelimit.go

// RateLimiter 速率限制器（令牌桶算法）
type RateLimiter struct {
    rate     int           // 令牌生成速率（请求/秒）
    burst    int           // 桶容量（突发流量上限）
    buckets  map[string]*TokenBucket
    mu       sync.RWMutex
}

// TokenBucket 令牌桶
type TokenBucket struct {
    tokens     float64
    lastUpdate time.Time
}

// SlidingWindowLimiter 滑动窗口限流器（可选，解决边界突发问题）
type SlidingWindowLimiter struct {
    window    time.Duration
    limit     int
    requests  map[string][]time.Time
}

// ConnLimiter 连接数限制器
type ConnLimiter struct {
    max      int
    current  int
    mu       sync.Mutex
}
```

**算法选择**：
| 算法 | 适用场景 | 特点 |
|------|----------|------|
| 令牌桶 (Token Bucket) | API 请求限流 | 允许突发流量，推荐默认使用 |
| 滑动窗口 (Sliding Window) | 精确限流 | 解决固定窗口边界问题，无突发 |

**功能**：
- 请求速率限制（`limit_req`）
- 连接数限制（`limit_conn`）
- 按 IP 或按 key 限制
- 超限响应：429 Too Many Requests
- 支持 `Retry-After` 响应头告知等待时间

#### 4.4 基础认证

**实现**：
```go
// internal/middleware/security/auth.go

// BasicAuth 基础认证
type BasicAuth struct {
    users     map[string]string  // username -> hashed_password
    algorithm HashAlgorithm      // 哈希算法：bcrypt（默认）或 argon2id
    realm     string
    requireTLS bool              // 强制 HTTPS（默认 true）
}

// HashAlgorithm 哈希算法类型
type HashAlgorithm int
const (
    HashBcrypt HashAlgorithm = iota  // bcrypt（默认，推荐）
    HashArgon2id                       // Argon2id（更安全，计算密集）
)

// Authenticate 验证认证信息
func (b *BasicAuth) Authenticate(r *http.Request) bool
```

**安全要求**：
- **强制 HTTPS**：启用 Basic Auth 时必须配置 SSL，否则拒绝启动
- **安全哈希**：默认使用 bcrypt（成本因子 12），可选 Argon2id
- **弃用 apr1**：不再支持不安全的 MD5-based apr1 哈希
- **密码强度**：配置验证，拒绝弱密码

**配置示例**：
```yaml
security:
  auth:
    type: basic
    require_tls: true  # 强制 HTTPS（默认 true）
    algorithm: bcrypt  # bcrypt（默认）或 argon2id
    users:
      - name: admin
        password: $2b$12$...  # bcrypt 哈希（推荐）
      - name: api_user
        password: $argon2id$...  # Argon2id 哈希（可选）
    realm: "Restricted Area"
    min_password_length: 12  # 密码最小长度
```

#### 4.5 安全头部

**实现**：
```go
// internal/middleware/security/headers.go

// SecurityHeaders 安全头部配置
type SecurityHeaders struct {
    XFrameOptions        string `yaml:"x_frame_options"`         // DENY/SAMEORIGIN/ALLOW-FROM
    XContentTypeOptions  string `yaml:"x_content_type_options"`  // nosniff（默认）
    ContentSecurityPolicy string `yaml:"content_security_policy"` // CSP 策略
    HSTS                 HSTSConfig `yaml:"hsts"`               // HSTS 配置
    ReferrerPolicy       string `yaml:"referrer_policy"`        // 推荐值
    PermissionsPolicy    string `yaml:"permissions_policy"`     // 权限策略
}

// HSTSConfig HSTS 配置
type HSTSConfig struct {
    MaxAge            int  `yaml:"max_age"`             // 过期时间（秒），默认 31536000（1年）
    IncludeSubDomains bool `yaml:"include_sub_domains"` // 包含子域名，默认 true
    Preload           bool `yaml:"preload"`             // HSTS 预加载列表，默认 false
}
```

**默认安全头部**：
| 头部 | 默认值 | 说明 |
|------|--------|------|
| X-Frame-Options | DENY | 防止点击劫持，可配置为 SAMEORIGIN |
| X-Content-Type-Options | nosniff | 防止 MIME 类型嗅探 |
| Content-Security-Policy | 可配置 | **关键**：防止 XSS 攻击 |
| Strict-Transport-Security | max-age=31536000; includeSubDomains | HSTS，强制 HTTPS |
| Referrer-Policy | strict-origin-when-cross-origin | 控制引用信息泄露 |
| Permissions-Policy | 可配置 | 控制浏览器功能权限 |

**注意**：`X-XSS-Protection` 已被现代浏览器弃用，不再默认添加，重点依赖 CSP 防护。

**配置示例**：
```yaml
security:
  headers:
    x_frame_options: SAMEORIGIN  # 或 DENY（默认）
    content_security_policy: "default-src 'self'; script-src 'self' 'unsafe-inline'; style-src 'self' 'unsafe-inline'"
    hsts:
      max_age: 31536000          # 1年
      include_sub_domains: true  # 包含子域名
      preload: false             # 不加入预加载列表（需用户显式启用）
    referrer_policy: strict-origin-when-cross-origin
    permissions_policy: "geolocation=(), microphone=(), camera=()"
```

### 验证方法
```bash
# HTTPS 测试
curl -k https://localhost:8443/

# IP 访问控制测试
curl --interface 192.168.1.100 http://localhost:8080/  # 应允许
curl --interface 192.168.2.100 http://localhost:8080/  # 应拒绝

# 速率限制测试
for i in {1..20}; do curl http://localhost:8080/; done  # 部分应返回 429

# 基础认证测试
curl -u admin:password http://localhost:8080/protected/
```

### 提交信息
```
feat(security): 实现 SSL/TLS 和安全访问控制

- 实现 SSL/TLS 支持（证书加载、TLS版本、加密套件、OCSP Stapling）
- 提供安全默认加密套件，强制禁用 TLSv1.0/TLSv1.1
- 实现 SSL 会话缓存和 SNI 多证书支持
- 实现 IP 访问控制（白名单/黑名单，支持 IPv6，CIDR 树优化）
- 实现请求速率限制（令牌桶算法，支持滑动窗口）
- 实现连接数限制
- 实现基础认证（bcrypt/Argon2id，强制 HTTPS）
- 实现完整安全头部（CSP、HSTS、Referrer-Policy 等）
```

---

## 第五阶段：增强功能

### 目标
实现 URL 重写、压缩、缓存、日志系统。

### 任务列表

#### 5.1 URL 重写

**实现**：
```go
// internal/rewrite/rewrite.go

// RewriteRule 重写规则
type RewriteRule struct {
    Pattern     string  // 匹配模式
    Replacement string  // 替换目标
    Flag        RewriteFlag  // last/redirect/break
}

type RewriteFlag int
const (
    FlagLast     RewriteFlag = iota  // 继续匹配其他规则
    FlagRedirect                      // 302 重定向
    FlagPermanent                     // 301 重定向
    FlagBreak                         // 停止匹配
)
```

**配置示例**：
```yaml
rewrite:
  - pattern: "^/old/(.*)$"
    replacement: "/new/$1"
    flag: permanent  # 301
  - pattern: "^/api/v1/(.*)$"
    replacement: "/api/v2/$1"
    flag: last
```

#### 5.2 Gzip/Brotli 压缩

**实现**：
```go
// internal/compression/compression.go

// CompressionHandler 压缩中间件
type CompressionHandler struct {
    types    []string  // 压缩的 MIME 类型
    level    int       // 压缩级别
    minSize  int       // 最小压缩大小
}
```

**配置示例**：
```yaml
compression:
  type: gzip  # gzip/brotli/both
  level: 6    # 1-9
  min_size: 1024  # 最小 1KB 才压缩
  types: [text/html, text/css, application/json]
```

#### 5.3 缓存系统

**静态文件缓存**：
```go
// internal/cache/file_cache.go

// FileCache 文件描述符缓存
type FileCache struct {
    maxEntries int
    maxSize    int64         // 内存上限（新增）
    inactive   time.Duration
    entries    map[string]*FileEntry
    lruList    *list.List    // LRU 淘汰链表（新增）
}

// FileEntry 缓存条目
type FileEntry struct {
    fd         *os.File
    size       int64
    modTime    time.Time
    lastAccess time.Time
}
```

**代理响应缓存**：
```go
// internal/cache/proxy_cache.go

// ProxyCache 代理缓存
type ProxyCache struct {
    storage    Storage         // 内存/磁盘存储
    rules      []CacheRule
    maxAge     time.Duration
    cacheLock  bool            // 缓存锁开关（默认 true）
    lock       *sync.RWMutex   // 缓存锁，防止击穿
    pending    map[string]*chan struct{} // 正在生成的缓存项
}

// CacheRule 缓存规则
type CacheRule struct {
    Path      string
    Methods   []string
    Statuses  []int           // 可缓存的响应状态码
    MaxAge    time.Duration
}
```

**缓存锁机制（防击穿）**：
- 当多个请求同时请求同一个未缓存的资源时，只让一个请求去后端获取
- 其他请求等待第一个请求完成后从缓存读取
- 防止缓存击穿导致后端压力骤增

**配置示例**：
```yaml
cache:
  file:
    max_entries: 10000
    max_size: 256MB        # 内存上限
    inactive: 20s
    lru_eviction: true     # 启用 LRU 淘汰
  
  proxy:
    enabled: true
    storage: memory        # memory/disk
    max_size: 1GB
    cache_lock: true       # 防止缓存击穿
    stale_while_revalidate: 60s  # 过期缓存复用
    rules:
      - path: /api/cacheable
        methods: [GET]
        statuses: [200, 301, 302]
        max_age: 10m
```

#### 5.4 日志系统

**实现**：
```go
// internal/logging/logging.go

// Logger 日志管理器
type Logger struct {
    accessLog *AccessLogger
    errorLog  *ErrorLogger
    level     LogLevel
}

// AccessLogger 访问日志
type AccessLogger struct {
    format string  // 日志格式
    output io.Writer
}

// LogFormat 日志格式变量
// $remote_addr - 客户端 IP
// $request - 请求行
// $status - 响应状态码
// $body_bytes_sent - 响应体大小
// $request_time - 请求耗时
```

**配置示例**：
```yaml
logging:
  access:
    path: /var/log/lolly/access.log
    format: "$remote_addr - $request - $status - $body_bytes_sent"
  error:
    path: /var/log/lolly/error.log
    level: info  # debug/info/warn/error
```

#### 5.5 状态监控端点

**实现**：
```go
// internal/server/status.go

// StatusHandler 状态监控处理器
type StatusHandler struct {
    server *Server
}

// 返回数据
type Status struct {
    Connections   int
    Requests      int64
    BytesSent     int64
    BytesReceived int64
    Uptime        time.Duration
}
```

**配置示例**：
```yaml
monitoring:
  status:
    path: /_status  # 状态端点路径
    allow: [127.0.0.1]  # 仅允许本地访问
```

### 验证方法
```bash
# 重写测试
curl http://localhost:8080/old/page  # 应重定向到 /new/page

# 压缩测试
curl -H "Accept-Encoding: gzip" -I http://localhost:8080/index.html
# 应返回 Content-Encoding: gzip

# 缓存测试
curl -I http://localhost:8080/static/test.txt
# 应返回缓存相关头部

# 日志测试
cat /var/log/lolly/access.log

# 状态监控测试
curl http://localhost:8080/_status
```

### 提交信息
```
feat(enhance): 实现重写、压缩、缓存和日志功能

- 实现 URL 重写规则（正则匹配、301/302重定向）
- 实现 Gzip 响应压缩
- 实现静态文件缓存（LRU 淘汰、内存上限控制）
- 实现代理响应缓存（缓存锁防击穿）
- 实现访问日志（可定制格式）
- 实现分级错误日志
- 实现状态监控端点
```

---

## 第六阶段：高级功能

### 目标
实现 TCP/UDP Stream 代理、性能优化、优雅升级。

### 任务列表

#### 6.1 TCP/UDP Stream 代理

**实现**：
```go
// internal/stream/stream.go

// StreamServer TCP/UDP 代理服务器
type StreamServer struct {
    listeners map[string]*net.Listener
    upstreams map[string]*StreamUpstream
}

// StreamUpstream Stream 上游
type StreamUpstream struct {
    targets  []*StreamTarget
    balancer Balancer
}

// StreamTarget Stream 目标
type StreamTarget struct {
    addr      string
    healthy   bool
}
```

**配置示例**：
```yaml
stream:
  - listen: 3306
    protocol: tcp
    upstream:
      targets: [mysql1:3306, mysql2:3306]
      load_balance: round_robin
  - listen: 53
    protocol: udp
    upstream:
      targets: [dns1:53, dns2:53]
```

#### 6.2 优雅升级（热升级）

**实现**：
```go
// internal/server/upgrade.go

// GracefulUpgrade 优雅升级
func GracefulUpgrade(newBinary string) error

// 逻辑：
// 1. 启动新进程，继承监听 socket
// 2. 新进程开始接受新连接
// 3. 旧进程停止接受新连接，完成现有请求后退出
```

**信号处理**：
- `SIGUSR2`：触发升级
- `SIGWINCH`：优雅关闭 worker

#### 6.3 性能优化

**优化点**：

##### 6.3.1 连接复用
```go
// http.Transport 连接池配置
transport := &http.Transport{
    MaxIdleConns:        100,              // 最大空闲连接数
    MaxIdleConnsPerHost: 32,               // 每主机最大空闲连接
    IdleConnTimeout:     90 * time.Second, // 空闲连接超时
    MaxConnsPerHost:     0,                // 每主机最大连接数（0=无限制）
}
```

##### 6.3.2 缓冲池
```go
// 使用 sync.Pool 实现分级缓冲池
var bufferPool = sync.Pool{
    New: func() interface{} {
        return make([]byte, 32*1024) // 32KB 缓冲区
    },
}
```

##### 6.3.3 零拷贝（sendfile）
```go
// internal/handler/sendfile.go

// SendFile 零拷贝文件传输（仅 Linux）
// 大文件（>= 8KB）使用 sendfile 系统调用
func SendFile(w http.ResponseWriter, f *os.File, offset, length int64) error {
    // Linux: syscall.Sendfile
    // macOS: syscall.Sendfile（不同签名）
    // Windows: syscall.TransmitFile
    // 其他平台: 降级为 io.Copy
}

// 跨平台兼容方案
// - Linux: sendfile(out_fd, in_fd, offset, count)
// - macOS: sendfile(in_fd, out_fd, offset, &len, sf_hdtr, flags)
// - Windows: TransmitFile(socket, handle, bytes_to_write, ...
// - Fallback: io.CopyBuffer
```

##### 6.3.4 Goroutine 池（可选）
```go
// internal/server/pool.go

// GoroutinePool Goroutine 池配置
type GoroutinePool struct {
    maxWorkers   int           // 最大 worker 数
    minWorkers   int           // 最小 worker 数（预热）
    idleTimeout  time.Duration // 空闲超时
    taskQueue    chan Task     // 任务队列
}

// 配置示例
performance:
  goroutine_pool:
    enabled: true          // 启用池化（高 QPS 场景推荐）
    max_workers: 10000     // 最大并发数
    min_workers: 100       // 预热 worker 数
    idle_timeout: 60s      // 空闲超时
```

##### 6.3.5 对象池
```go
// 使用 sync.Pool 复用对象
var requestPool = sync.Pool{
    New: func() interface{} {
        return new(Request)
    },
}
```

##### 6.3.6 代理缓存锁（防击穿）
```go
// internal/cache/proxy_cache.go

// ProxyCache 代理缓存（增加缓存锁）
type ProxyCache struct {
    storage   Storage
    rules     []CacheRule
    maxAge    time.Duration
    lock      *sync.RWMutex     // 缓存锁，防止缓存击穿
    pending   map[string]*chan struct{} // 正在生成的缓存项
}

// 缓存锁机制：
// 1. 请求到达时检查是否有 pending 请求
// 2. 有则等待 pending 完成
// 3. 无则创建 pending，生成缓存后广播
```

#### 6.4 信号处理完善

**完整信号支持**：
| 信号 | 行为 |
|------|------|
| `SIGTERM/SIGINT` | 快速停止 |
| `SIGQUIT` | 优雅停止 |
| `SIGHUP` | 重载配置 |
| `SIGUSR1` | 重新打开日志 |
| `SIGUSR2` | 热升级 |

### 验证方法
```bash
# TCP Stream 测试
# 启动 MySQL 后端
mysql -h localhost -P 3306  # 应通过 lolly 代理连接

# 热升级测试
kill -USR2 <pid>  # 触发升级
ps aux | grep lolly  # 应有两个进程

# 性能测试
# 使用 wrk 或 ab 进行压力测试
wrk -t4 -c1000 -d30s http://localhost:8080/
```

### 提交信息
```
feat(advanced): 实现 Stream 代理和高级功能

- 实现 TCP Stream 代理和负载均衡
- 实现 UDP Stream 代理
- 实现优雅升级（热升级）
- 完善信号处理（SIGHUP、SIGUSR1、SIGUSR2）
- 实现性能优化：
  - 连接池复用（http.Transport 配置）
  - 分级缓冲池（sync.Pool）
  - 零拷贝 sendfile（跨平台兼容）
  - Goroutine 池（可选，高 QPS 场景）
  - 代理缓存锁（防止缓存击穿）
```

---

## 文件依赖关系图

```
Phase 1:
  cmd/lolly/main.go → internal/config/config.go
  cmd/lolly/main.go → internal/middleware/middleware.go

Phase 2:
  internal/server/server.go → internal/config/config.go
  internal/server/server.go → internal/handler/router.go
  internal/server/server.go → internal/logging/logging.go
  internal/handler/router.go → internal/handler/static.go
  internal/handler/router.go → internal/middleware/middleware.go

Phase 3:
  internal/handler/router.go → internal/proxy/proxy.go
  internal/proxy/proxy.go → internal/loadbalance/balancer.go
  internal/proxy/proxy.go → internal/proxy/health.go

Phase 4:
  internal/server/server.go → internal/ssl/ssl.go
  internal/middleware/middleware.go → internal/middleware/security/access.go
  internal/middleware/middleware.go → internal/middleware/security/ratelimit.go
  internal/middleware/middleware.go → internal/middleware/security/auth.go
  internal/middleware/middleware.go → internal/middleware/security/headers.go

Phase 5:
  internal/middleware/middleware.go → internal/middleware/rewrite/rewrite.go
  internal/middleware/middleware.go → internal/middleware/compression/compression.go
  internal/proxy/proxy.go → internal/cache/proxy_cache.go
  internal/server/server.go → internal/logging/logging.go（扩展）

Phase 6:
  cmd/lolly/main.go → internal/stream/stream.go
  internal/server/server.go → internal/server/upgrade.go
  internal/server/server.go → internal/server/pool.go（可选）
```

---

## 总体进度追踪

| 阶段 | 状态 | 主要功能 |
|------|------|----------|
| Phase 1 | 待开始 | 项目骨架、配置系统 |
| Phase 2 | 待开始 | HTTP 核心、静态文件、路由 |
| Phase 3 | 待开始 | 反向代理、负载均衡 |
| Phase 4 | 待开始 | SSL/TLS、安全控制 |
| Phase 5 | 待开始 | 重写、压缩、缓存、日志 |
| Phase 6 | 待开始 | Stream、性能优化 |

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## 参考文档

详细功能参考 `docs/` 目录：
- HTTP 核心：`docs/03-nginx-http-core.md`
- 代理负载均衡：`docs/04-nginx-proxy-loadbalancing.md`
- SSL/HTTPS：`docs/05-nginx-ssl-https.md`
- URL 重写：`docs/06-nginx-rewrite.md`
- 压缩缓存：`docs/07-nginx-compression-caching.md`
- 日志监控：`docs/08-nginx-logging-monitoring.md`
- 安全控制：`docs/09-nginx-security.md`
- Stream 代理：`docs/10-nginx-stream-tcp-udp.md`
- 性能优化：`docs/12-nginx-performance-tuning.md`

**代码注释规范**：`docs/comments.md`（必须遵循）