API网关选型：我用OpenResty！

今天跟大家聊一下关于网关选型的关选话题，为什么我最后选择了 OpenResty?型用

图片来自 包图网

互联网公司，不论体量大小如何，关选其内部的型用技术架构基本都是相似的，体现在以下几个方面：

数据量过大，关选如何定制化存储 访问量高了，型用如何集群化部署，关选流量负载均衡 响应速度慢了，型用如何提高处理速度，关选引入多级缓存 如果机器多了，型用如何保证某台服务器突然抽风，关选不影响业务集群的型用服务稳定性

麻雀虽小五脏俱全，今天要讲的关选网关，就是型用其中的关键一环，不论公司规模大小如何，关选基本都要有这个系统。那么网关是干什么用的?

什么是网关

网关是连接客户端与服务端的中间桥梁，将很多通用地、非业务逻辑抽离，前置到网关系统，减少了很多重复性开发工作，服务器租用是整个网站的唯一流量入口。

为了提高系统的扩展性，网关通常采用组件式架构，高内聚低耦合。

常用的组件功能：

黑名单拦截 日志 参数校验 鉴权 限流 负载均衡 路由转发 监控 灰度分流 多协议支持 熔断、降级、重试、数据聚合等

系统设计上一般采用责任链设计模式，定义好抽象接口，每个组件实现自己的专属功能，职责单一。

并且根据不同的业务请求 API，添加、删除一些节点，动态构建新的节点链，从而满足多样化的业务需求。

网关选型

目前比较常见的网关如下：

Tomcat/Jetty+NIO+Servlet3 Nginx Spring WebFlux Soul Spring cloud Gateway Zuul OpenResty Kong Netty 自建

各个框架的资料网上基本都有，考虑到篇幅限制，这里就不展开分析每个框架的优缺点。

我们计划选型 OpenResty，主要有以下几个原因：

能实现跨网络的 gRPC 请求转发，源码库底层采用 HTTP/2 协议。 支持 SSL/TLS 证书加密，通讯安全。 性能方面，支持较高的并发请求。 性能开销低，延迟少。

翻牌 OpenResty

下图是 Netcraft 最新统计的 2021年10月 Web 服务器排行榜：

Netcraft 是一家总部位于英国巴斯始于 1995 年的互联网服务公司。该公司官网每月发布的调研数据报告：Web Server Survey 系列，已成为当今人们了解全球网站的服务器市场份额。

OpenResty 现在全球排名第三，由于将 Nginx 扩展成动态服务器，发展势头很猛。

我们常用的 12306 的余票查询功能，京东的商品详情页，这些高流量的背后，其实都是 OpenResty 在提供服务。

OpenResty 最擅长的是部署在流量入口处，处理各种高并发流量。云南idc服务商接下来，我们来深入了解下这个框架。

OpenResty 诞生起因

Nginx 采用 master-worker 进程模型，分工明确，职责单一，也是其具备高性能的原因之一。

①master 进程

管理进程，处理指令如：-s reload、-s stop，通过进程间通信，将管理指令发送给 worker 进程，从而实现对 worker 进程的控制。

②worker 进程

工作进程，不断接收客户端的连接请求，处理请求。数量通常设置为与 CPU 核数一致，Nginx 也会将每个进程与每个 CPU 进行绑定，充分利用其多核特性。

多个 worker 进程会竞争一个共享锁，只有抢到锁的进程才能处理客户端的请求。

如果请求是 accept 事件，则会将其添加到 accept 队列中;如果是 read 或者 write 事件，则会将其添加到 read-write 队列。

可能有人问，OpenResty 为什么要基于 Nginx 框架?

主要还是看重了 Nginx 的高并发能力，反向代理服务器通常流量很大，本身不涉及复杂计算，属于 I/O 密集型服务。

Nginx 采用基于 epoll 机制的事件驱动，异步非阻塞，大大提高并发处理能力。

但是 Nginx 采用 C 语言开发，二次开发门槛较高。市场应用广泛，更多是基于 nginx.conf 预留配置参数，如：反向代理、负载均衡、静态 web 服务器等。

如果想让 Nginx 访问 MySQL ，定制化开发一些业务逻辑，难度很高。

OpenResty 通过嫁接方式，将 Nginx 和 Lua 脚本相结合，既保留 Nginx 高并发优势，也拥有脚本语言的开发效率，也大大降低了开发门槛。

Lua 是最快的、动态脚本语言，接近 C 语言运行速度。LuaJIT 将一些常用的 lua 函数和工具库预编译并缓存，下次调用时直接使用缓存的字节码，速度很快。

另外，Lua 支持协程，这个很重要。协程是用户态的操作，上下文切换不用涉及内核态，系统资源开销小;另外协程占用内存很小，初始 2KB。

OpenResty 核心架构

OpenResty 是一个基于 Nginx 的 Web 平台，内部嵌入 LuaJIT 虚拟机运行 Lua 脚本。使用 Lua 编程语言对 Nginx 核心以及各种 Nginx C 模块进行脚本编程。

如上图：

每接到一个客户端请求，通过抢占锁，由一个 worker 进程来跟进处理。 worker 内部会创建一个 lua 协程，绑定请求，也就是说一个请求对应一个 lua 协程。 lua 协程将请求通过网络发出，并添加一个 event 事件到 nginx。然后，当前协程就处于 yield，让出 CPU 控制权。 当服务端响应数据后，网络流程会创建一个新的 event 事件，将之前的协程唤醒，将结果返回。

注意：不同的 lua 协程之间数据隔离，从而保证了不同的客户端请求不会相互影响。另外，一个 worker 中同一时刻，只会有一个协程在运行。

cosocket 将 Lua 协程 + Nginx 事件通知两个重要特性组合。cosocket 是 OpenResty 世界中技术、实用价值最高部分。

让我们可以用非常低廉的成本，优雅的姿势，比传统 socket 编程效率高好几倍的方式进行网络编程。无论资源占用、执行效率、并发能力都非常出色。

为了方便开发，OpenResty 将一个 HTTP 请求划分为 11 个阶段，每个阶段有自己的专属职责。

函数功能说明：

set_by_lua，用于设置变量。 rewrite_by_lua，用于转发、重定向等。 access_by_lua，用于准入、权限等。 content_by_lua，用于生成返回内容。 balancer_by_lua，负载均衡，路由转发。 header_filter_by_lua，用于响应头过滤处理。 body_filter_by_lua，用于响应体过滤处理。 log_by_lua，日志记录。

OpenResty 提供了大量的 Lua API 接口，用于操作 Nginx 。只要熟悉 lua 语法，同时对 Nginx 的运行流程有较清楚理解，那么就可以轻松的在 Nginx 上做二次开发。

无论是作为应用网关，还是高性能的 web 应用，支持连接各种丰富的后端存储，如：MySQL、Redis、Memcache、PostgreSQL 等，周边生态非常丰富。

https://github.com/openresty/lua-nginx-module/#accessbylua 

注意：OpenResty 的 API 有使用范围限制，每个 API 都有与之对应的使用阶段列表，如果你超范围使用就会报错。

①部署安装

本文以 CentOS 系统中为例。

添加 openresty 仓库，这样以后可以通过 yum updata 命令安装或更新我们的软件包：

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

安装软件：

yum install openresty -y 

安装命令行工具 resty：

yum install openresty-resty -y 

②项目实战

修改 nginx.conf 配置文件：

worker_processes  auto; worker_rlimit_nofile 1000000; events {      use epoll;     worker_connections  150000; } http {      include       mime.types;     default_type  application/octet-stream;     log_format  main  $remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request"                        $status $content_length $body_bytes_sent "$http_referer"                        "$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for" "$upstream_response_time" "$request_time";     access_log  logs/access.log  main;     server {          listen 8080;         location / {              access_by_lua_block {                  local headers = ngx.req.get_headers(0)                 local trace_id= headers["X-Trace-Id"]                 ngx.log(ngx.ERR, trace_id)             }             #  ngx.say("<p>hello !</p>")             proxy_pass http://168.12.8.10:8080;         }     }     server {          listen 8082;         location / {              default_type text/html;             content_by_lua_block {                  ngx.say("<p>Hello Openresty!</p>")             }         }     } } 

nginx.conf 内部分为三层嵌套：

最外层的 http，表示处理 HTTP 协议。 http 内部 的 server 监听端口，会启动一个 LuaJIT 虚拟机，执行lua代码 同一个端口内部，区分不同的业务功能，采用 location 配置，通过不同的 path 路径，处理不同的业务逻辑。

添加环境变量：

echo "export PATH=$PATH:/usr/local/openresty/nginx/sbin" >> /etc/profile source /etc/profile 

启动 openresty，启动命令和 nginx 一致：

nginx -c /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf 

访问 Web 服务：

curl http://localhost:8082/ 

如果正常，浏览器页面会输出 Hello Openresty!

如果 nginx.conf 配置项做了修改，我们可以重新启动：

nginx -s reload 

作者：Tom哥

编辑：陶家龙

来源：转载自公众号微观技术(ID：weiguanjishu)

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