lolly/docs/plan.md

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/
├── 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
├── go.mod
├── go.sum
├── Makefile                    # 构建脚本
└── README.md

关键文件：

• 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：

// 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：

lolly                    # 启动服务器（默认配置）
lolly -c /path/to.yaml   # 指定配置文件
lolly -v                 # 显示版本

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

# 构建测试
make build

# 版本显示
./lolly -v

---

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。

技术选型

HTTP 库：使用 fasthttp 替代 net/http。

选择理由：

• 高性能：比 net/http 快 6 倍
• 零分配：热点路径无内存分配，GC 压力最小
• 原生支持高性能场景：无需额外优化

路由库：使用 fasthttp/router。

性能对比：

库	特点	性能
fasthttp	零分配，高性能	⭐⭐⭐⭐⭐
net/http	标准库，通用	⭐⭐⭐

关键差异：

net/http	fasthttp
http.Handler 接口	RequestHandler 函数
ServeMux 内置路由	无，需 router 库
http.Request 对象	*fasthttp.RequestCtx
http.ResponseWriter	ctx 同时处理读写

任务列表

2.0 中间件框架（前置依赖）

实现：

// internal/middleware/middleware.go

import "github.com/valyala/fasthttp"

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

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

// Apply 应用中间件链
func (c *Chain) Apply(final fasthttp.RequestHandler) fasthttp.RequestHandler {
    handler := final
    for i := len(c.middlewares) - 1; i >= 0; i-- {
        handler = c.middlewares[i].Process(handler)
    }
    return handler
}

设计要点：

• 定义统一的中间件接口，所有中间件实现 RequestHandler 函数签名
• 支持链式组合，按注册顺序逆序包装（从后往前）
• Phase 2 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：

// internal/server/server.go

import "github.com/valyala/fasthttp"

// Server HTTP 服务器
type Server struct {
    config     *config.Config
    fastServer *fasthttp.Server
    handler    fasthttp.RequestHandler
    running    bool
}

// Start 启动服务器
func (s *Server) Start() error {
    s.fastServer = &fasthttp.Server{
        Handler:            s.handler,
        ReadTimeout:        s.config.Server.ReadTimeout,
        WriteTimeout:       s.config.Server.WriteTimeout,
        IdleTimeout:        s.config.Server.IdleTimeout,
        MaxConnsPerIP:      s.config.Server.MaxConnsPerIP,
        MaxRequestsPerConn: s.config.Server.MaxRequestsPerConn,
    }
    return s.fastServer.ListenAndServe(s.config.Server.Listen)
}

// Stop 快速停止服务器
func (s *Server) Stop() error {
    return s.fastServer.Shutdown()
}

// GracefulStop 优雅停止（等待请求完成）
func (s *Server) GracefulStop(timeout time.Duration) error {
    // fasthttp 的 Shutdown 本身就是优雅关闭
    return s.fastServer.Shutdown()
}

实现要点：

• 使用 fasthttp.Server 配置超时和连接限制
• 优雅关闭：Shutdown() 方法自动等待请求完成
• 配置项：ReadTimeout、WriteTimeout、IdleTimeout、MaxConnsPerIP

2.2 静态文件服务

实现：

// internal/handler/static.go

import "github.com/valyala/fasthttp"

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

// Handle 处理静态文件请求
func (h *StaticHandler) Handle(ctx *fasthttp.RequestCtx) {
    path := string(ctx.Path())

    // 安全检查：防止目录遍历
    if strings.Contains(path, "..") {
        ctx.Error("Forbidden", fasthttp.StatusForbidden)
        return
    }

    // 拼接文件路径
    filePath := filepath.Join(h.root, path)

    // 尝试索引文件
    if info, err := os.Stat(filePath); err == nil && info.IsDir() {
        for _, idx := range h.index {
            idxPath := filepath.Join(filePath, idx)
            if fasthttp.ServeFile(ctx, idxPath) == nil {
                return
            }
        }
    }

    // 直接返回文件
    fasthttp.ServeFile(ctx, filePath)
}

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（fasthttp 内置）
• 索引文件支持（index.html、index.htm）
• Range 请求支持（fasthttp 内置）
• 文件缓存优化（可选）

2.3 请求路由

路由库：使用 fasthttp/router，基于 radix tree 高效匹配。

实现：

// internal/handler/router.go

import (
    "github.com/valyala/fasthttp"
    "github.com/fasthttp/router"
)

// Router 请求路由器
type Router struct {
    router *router.Router
}

// NewRouter 创建路由器
func NewRouter() *Router {
    return &Router{
        router: router.New(),
    }
}

// Register 注册路由
func (r *Router) Register(path string, handler fasthttp.RequestHandler) {
    r.router.GET(path, handler)
    r.router.POST(path, handler)
    r.router.PUT(path, handler)
    r.router.DELETE(path, handler)
}

// Handler 返回路由处理器
func (r *Router) Handler() fasthttp.RequestHandler {
    return r.router.Handler
}

fasthttp/router 匹配类型：

类型	语法	示例
Named	{name}	/user/{id}
Optional	{name?}	/search/{q?}
Regex	{name:regex}	/user/{id:[0-9]+}
Catch-All	{filepath:*}	/files/{filepath:*}

参数提取：

func handler(ctx *fasthttp.RequestCtx) {
    id := ctx.UserValue("id")  // 获取路由参数
}

2.4 多虚拟主机支持

实现：

// internal/server/vhost.go

import "github.com/valyala/fasthttp"

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

// VirtualHost 虚拟主机
type VirtualHost struct {
    name    string
    handler fasthttp.RequestHandler
}

// Handler 返回虚拟主机选择器
func (v *VHostManager) Handler() fasthttp.RequestHandler {
    return func(ctx *fasthttp.RequestCtx) {
        host := string(ctx.Host())
        if vhost, ok := v.hosts[host]; ok {
            vhost.handler(ctx)
        } else if v.defaultHost != nil {
            v.defaultHost.handler(ctx)
        } else {
            ctx.Error("Host not found", fasthttp.StatusNotFound)
        }
    }
}

功能：

• 按 Host 头选择虚拟主机
• 默认主机 fallback
• SNI 支持（SSL，Phase 4）

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。

选型：使用 zerolog 作为日志库。

选择理由：

• 零分配：高并发场景 GC 压力最小，性能最优
• JSON 输出：便于日志采集系统（ELK、Loki）解析
• API 简洁：链式调用风格，开发体验好
• 灵活输出：支持 stdout/stderr/文件，开发模式可选 ConsoleWriter 美化

性能对比（10 条日志，禁用输出）：

库	ns/op	allocs/op
zerolog	~40ns	0
zap (structured)	~50ns	0
slog (Go 1.21+)	~200ns	5+
logrus	~2000ns	23

实现：

// internal/logging/logging.go

import "github.com/rs/zerolog"

// 全局日志实例
var log zerolog.Logger

// Init 初始化日志系统
func Init(level string, pretty bool) {
    l := parseLevel(level)
    if pretty {
        // 开发模式：带颜色和格式化（性能较差，仅开发用）
        log = zerolog.New(zerolog.ConsoleWriter{Out: os.Stdout})
    } else {
        // 生产模式：JSON 输出
        log = zerolog.New(os.Stdout).Level(l).With().Timestamp().Logger()
    }
}

// AccessLogger 访问日志（基础版）
func LogAccess(r *http.Request, status int, size int64, duration time.Duration) {
    log.Info().
        Str("method", r.Method).
        Str("path", r.URL.Path).
        Int("status", status).
        Int64("size", size).
        Dur("duration", duration).
        Msg("request")
}

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（ConsoleWriter 美化）
• Phase 5 将扩展为完整日志系统（文件输出、自定义格式、访问/错误日志分离）

验证方法

# 启动服务器
./lolly -c 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）

---

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（基于 fasthttp）：

// internal/proxy/proxy.go

import "github.com/valyala/fasthttp"

// Proxy 反向代理
type Proxy struct {
    targets    []*Target
    clients    map[string]*fasthttp.HostClient  // 每个目标一个 HostClient
    balancer   Balancer
}

// Target 后端目标
type Target struct {
    URL         string   // 目标地址，如 "http://backend1:8080"
    Weight      int
    Healthy     bool
    Connections int64    // 当前连接数（原子操作）
}

// HostClient fasthttp 客户端（连接池）
// 每个 Target 对应一个 HostClient，自动管理连接池

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（fasthttp.HostClient 配置）
• 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：

// 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：

// 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：

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：

// internal/cache/proxy_cache.go

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

验证方法

# 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

---

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：

// 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）：

  # 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：

// 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：

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：

// 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：

// 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：

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：

// 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：

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

# 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/

---

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：

// 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：

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：

// 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：

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：

// 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：

// 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：

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

扩展 Phase 2 的 zerolog 实现，增加文件输出和访问/错误日志分离。

实现：

// internal/logging/logging.go

import (
    "io"
    "github.com/rs/zerolog"
)

// Logger 日志管理器
type Logger struct {
    accessLog zerolog.Logger  // 访问日志
    errorLog  zerolog.Logger  // 错误日志
}

// New 创建日志管理器
func New(cfg *LoggingConfig) *Logger {
    // 访问日志：stdout 或文件
    accessOut := getOutput(cfg.Access.Path)
    accessLog := zerolog.New(accessOut).With().Timestamp().Logger()

    // 错误日志：stderr 或文件
    errorOut := getOutput(cfg.Error.Path)
    errorLevel := parseLevel(cfg.Error.Level)
    errorLog := zerolog.New(errorOut).Level(errorLevel).With().Timestamp().Logger()

    return &Logger{accessLog: accessLog, errorLog: errorLog}
}

// LogAccess 记录访问日志（nginx 格式变量）
func (l *Logger) LogAccess(r *http.Request, status int, size int64, duration time.Duration) {
    l.accessLog.Info().
        Str("remote_addr", r.RemoteAddr).
        Str("request", fmt.Sprintf("%s %s", r.Method, r.URL.Path)).
        Int("status", status).
        Int64("body_bytes_sent", size).
        Dur("request_time", duration).
        Msg("")
}

// getOutput 获取输出目标（stdout/stderr/文件）
func getOutput(path string) io.Writer {
    if path == "" {
        return os.Stdout
    }
    f, _ := os.OpenFile(path, os.O_APPEND|os.O_CREATE|os.O_WRONLY, 0644)
    return f
}

日志格式变量（支持 nginx 风格配置）：

• $remote_addr - 客户端 IP
• $request - 请求行（方法 + 路径）
• $status - 响应状态码
• $body_bytes_sent - 响应体大小
• $request_time - 请求耗时

配置示例：

logging:
  access:
    path: /var/log/lolly/access.log  # 留空则输出到 stdout
    format: json                     # json 或 text（Phase 2 ConsoleWriter）
  error:
    path: /var/log/lolly/error.log   # 留空则输出到 stderr
    level: info                      # debug/info/warn/error

5.5 状态监控端点

实现：

// 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：

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

# 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

---

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：

// 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：

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：

// 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

// 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

// 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）

// 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）

// 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

// 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）

// 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

# 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/

---

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	✅ 完成	项目骨架、配置系统
Phase 2	✅ 完成	HTTP 核心、静态文件、路由
Phase 3	✅ 完成	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

Phase 2 技术选型变更：

• HTTP 库：使用 fasthttp 替代 net/http（性能提升 6 倍）
• 日志库：使用 zerolog（零分配，~40ns/op）

---

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）