Nginx学习之Nginx的扩展openresty（三）

文章目录

• 一 Nginx 进程模型简介
• 二 Nginx 的高可用方案keepalived
• 三 Openresty
  • 安装
  • HelloWorld
  • 建立工作空间
    • 创建目录
    • 创建配置文件
  • 库文件使用
• 四 网关
  • 网关的概念
  • 为什么需要网关？
    • 灰度发布
• 五 OpenResty 实现 API 网关限流及登录授权
  • OpenResty 为什么能做网关？
  • 灰度发布的实现

一 Nginx 进程模型简介

多进程 多进程 多路复用 master 进程 、 worker 进程

worker_processes 1 建议设置成cpu总核心数 epoll . select …

代码语言：javascript复制

#user nobody; 用户
worker_processes 1; 工作进程数
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
use epoll ; io 模型
worker_connections 1024； 理论上 processes* connections
}

二 Nginx 的高可用方案keepalived

Nginx 作为反向代理服务器，所有的流量都会经过 Nginx，所以 Nginx 本身的可靠性是我们首先要考虑的问题

Keepalived 是 Linux 下一个轻量级别的高可用解决方案，Keepalived 软件起初是专为 LVS 负载均衡软件设计的，用来管理并监控 LVS 集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的 VRRP 功能。因此，Keepalived 除了能够管理 LVS 软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL 等）的高可用解决方案软件

Keepalived 软件主要是通过 VRRP 协议实现高可用功能的。VRRP 是 Virtual Router RedundancyProtocol(虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP 出现的目的就是为了解决静态路由单点故障问题的，它能够保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行;(简单来说，vrrp 就是把两台或多态路由器设备虚拟成一个设备，实现主备高可用) 所以，Keepalived 一方面具有配置管理 LVS 的功能，同时还具有对 LVS 下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用功能 LVS 是 Linux Virtual Server 的缩写，也就是 Linux 虚拟服务器，在 linux2.4 内核以后，已经完全内置了 LVS 的各个功能模块。它是工作在四层的负载均衡，类似于 Haproxy, 主要用于实现对服务器集群的负载均衡。 关于四层负载，我们知道 osi 网络层次模型的 7 层模模型（应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层）；四层负载就是基于传输层，也就是ip 端口的负载；而七层负载就是需要基于 URL 等应用层的信息来做负载，同时还有二层负载（基于 MAC）、三层负载（IP）；

常见的四层负载有：LVS、F5； 七层负载有:Nginx、HAproxy; 在软件层面，Nginx/LVS/HAProxy 是使用得比较广泛的三种负载均衡软件 对于中小型的 Web 应用，可以使用 Nginx、大型网站或者重要的服务并且服务比较多的时候，可以考虑使用 LVS

轻量级的高可用解决方案 LVS 四层负载均衡软件（Linux virtual server）监`控 lvs 集群系统中的各个服务节点的状态 VRRP 协议（虚拟路由冗余协议） linux2.4 以后，是内置在 linux 内核中的

lvs(四层) -> HAproxy 七层 lvs(四层) -> Nginx(七层)

实践

1. 下载 keepalived 的安装包
2. tar -zxvf keepalived-2.0.7.tar.gz
3. 在/data/program/目录下创建一个 keepalived 的文件
4. cd 到 keepalived-2.0.7 目录下，执行 ./configure --prefix=/data/program/keepalived --sysconf=/etc
5. 如果缺少依赖库，则 yum install gcc; yum install openssl-devel ; yum install libnl-devel
6. 编译安装 make && make install
7. 进入安装后的路径 cd /data/program/keepalived, 创建软连接: ln -sbin/keepalived /sbin
8. cp /data/program/keepalived-2.0.7/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d
9. chkconfig --add keepalived
10. chkconfig keepalived on
11. service keepalived start

三 Openresty

OpenResty 是一个通过 Lua 扩展 Nginx 实现的可伸缩的 Web 平台，内部集成了大量精良的 Lua 库、第三方模块以及大多数的依赖项。用于方便地搭建能够处理超高并发、扩展性极高的动态 Web 应用、Web 服务和动态网关。

安装

1. 下载安装包

https://openresty.org/cn/download.html

1. 安装 tar -zxvf openresty-1.13.6.2.tar.gz cd openrestry-1.13.6.2 ./configure [默认会安装在/usr/local/openresty 目录] --prefix= 指定路径 make && make install
2. 可能存在的错误，第三方依赖库没有安装的情况下会报错 yum install readline-devel / pcre-devel /openssl-devel 安装过程和 Nginx 是一样的，因为他是基于 Nginx 做的扩展

HelloWorld

开始第一个程序，HelloWorld cd /data/program/openresty/nginx/conf

代码语言：javascript复制

location / {
    default_type text/html;
    content_by_lua_block {
    ngx.say("helloworld");
    }
}

在 sbin 目录下执行.nginx 命令就可以运行，看到 helloworld

建立工作空间

创建目录

或者为了不影响默认的安装目录，我们可以创建一个独立的空间来练习，先到在安装目录下创建 demo 目录,安装目录为/data/program/openresty/demo

mkdir demo

然后在demo目录下创建两个子目录 一个是logs 一个是conf

创建配置文件

代码语言：javascript复制

worker_processes 1;
error_log logs/error.log;
events {
	worker_connections 1024;
}
http {
    server {
    listen 8888;
    location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
            	ngx.say("Hello world")
        	}
    	}
    }
}

执行：./nginx -p /data/program/openresty/demo 【-p 主要是指明 nginx 启动时的配置目录】

总结 我们刚刚通过一个 helloworld 的简单案例来演示了 nginx lua 的功能，其中用到了 ngx.say 这个表达式，通过在 contentbyluablock 这个片段中进行访问；这个表达式属于 ngxlua 模块提供的 api， 用于向客户端输出一个内容。

库文件使用

通过上面的案例，我们基本上对 openresty 有了一个更深的认识，其中我们用到了自定义的 lua 模块。实际上 openresty 提供了很丰富的模块。让我们在实现某些场景的时候更加方便。可以在 /openresty/lualib 目录下看到；比如在 resty 目录下可以看到 redis.lua、mysql.lua 这样的操作 redis 和操作数据库的模块。

使用 redis 模块连接 redis

代码语言：javascript复制

worker_processes 1; 
error_log logs/error.log; 
events { 
	worker_connections 1024; 
} 
http { 
    lua_package_path '$prefix/lualib/?.lua;;'; 添加”;;”表示默认路径下的 lualib 
    lua_package_cpath '$prefix/lualib/?.so;;'; 
    server { 
        location /demo { 
            content_by_lua_block { 
                local redisModule=require "resty.redis"; 
                local redis=redisModule:new(); # lua 的对象实例 
                redis:set_timeout(1000); 
                ngx.say("=======begin connect redis server"); 
                local ok,err = redis:connect("127.0.0.1",6379); #连接 redis 
                if not ok then 
                	ngx.say("==========connection redis failed,error message:",err); 
                end 
                ngx.say("======begin set key and value"); 
                ok,err=redis:set("hello","world"); 
                if not ok then 
                    ngx.say("set value failed"); 
                    return; 
                end 
                ngx.say("===========set value result:",ok); 
                redis:close(); 
            } 
        } 
    } 
}

演示效果 到 nginx 路径下执行 ./nginx -p /data/program/openresty/redisdemo 在浏览器中输入：http://192.168.11.160/demo 即可看到输出内容 并且连接到 redis 服务器上以后，可以看到 redis 上的结果 redis 的所有命令操作，在 lua 中都有提供相应的操作 .比如 redis:get(“key”)、redis:set()等

四 网关

通过扩展以后的，在实际过程中应该怎么去应用呢？一般的使用场景： 网关、web 防火墙、缓存服务器（对响应内容进行缓存，减少到达后端的请求，来提升性能），接下来重点讲讲网关的概念以及如何通过 Openresty 实现网关开发

网关的概念

从一个房间到另一个房间，必须必须要经过一扇门，同样，从一个网络向另一个网络发送信息，必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关(Gateway) 就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。 那什么是 api 网关呢？ 在微服务流行起来之前，api 网关就一直存在，最主要的应用场景就是开放平台，也就是 open api; 这种场景大家接触的一定比较多，比如阿里的开放平台；当微服务流行起来以后，api 网关就成了上层应用集成的标配组件

为什么需要网关？

对微服务组 件地址进行统一抽象 API 网关意味着你要把 API 网关放到你的微服务的最前端，并且要让 API 网关变成由应用所发起的每个请求的入口。这样就可以简化客户端实现和微服务应用程序之间的沟通方式 Backends for frontends

当服务越来越多以后，我们需要考虑一个问题，就是对某些服务进行安全校验以及用户身份校验。甚至包括对流量进行控制。 我们会对需要做流控、需要做身份认证的服务单独提供认证功能，但是服务越来越多以后，会发现很多组件的校验是重复的。这些东西很明显不是每个微服务组件需要去关心的事情。微服务组件只需要负责接收请求以及返回响应即可。可以把身份认证、流控都放在 API 网关层进行

灰度发布

在单一架构中，随着代码量和业务量不断扩大，版本迭代会逐步变成一个很困难的事情，哪怕点小的修改，都必须要对整个应用重新部署。 但是在微服务中，各个模块是是一个独立运行的组件，版本迭代会很方便，影响面很小。 同时，为服务化的组件节点，对于我们去实现**灰度发布（金丝雀发布：将一部分流量引导到新的版本）**来说，也会变的很简单； 所以通过 API 网关，可以对指定调用的微服务版本，通过版本来隔离。如下图所

五 OpenResty 实现 API 网关限流及登录授权

OpenResty 为什么能做网关？

前面我们了解到了网关的作用，通过网关，可以对 api 访问的前置操作进行统一的管理，比如鉴权、限流、负载均衡、日志收集、请求分片等。所以 API 网关的核心是所有客户端对接后端服务之前，都需要统一接入网关，通过网关层将所有非业务功能进行处理。 OpenResty 为什么能实现网关呢？ OpenResty 有一个非常重要的因素是，对于每一个请求，Openresty 会把请求分为不同阶段，从而可以让第三方模块通过挂载行为来实现不同阶段的自定义行为。而这样的机制能够让我们非常方便的设计 api 网关

Nginx 本身在处理一个用户请求时，会按照不同的阶段进行处理，总共会分为 11个阶段。而 openresty 的执行指令，就是在这 11 个步骤中挂载 lua 执行脚本实现扩展，我们分别看看每个指令的作用 initbylua : 当 Nginx master 进程加载 nginx 配置文件时会运行这段 lua 脚本，一般用来注册全局变量或者预加载 lua 模块 initwokerby_lua: 每个 Nginx worker 进程启动时会执行的 lua 脚本，可以用来做健康检查 setbylua:设置一个变量 rewritebylua:在 rewrite 阶段执行，为每个请求执行指定的 lua 脚本 accessbylua:为每个请求在访问阶段调用 lua 脚本 contentbylua:前面演示过，通过 lua 脚本生成 content 输出给 http 响应 balancerbylua:实现动态负载均衡，如果不是走 contentbylua，则走 proxy_pass,再通过 upstream 进行转发 headerfilterby_lua: 通过 lua 来设置 headers 或者 cookie bodyfilterby_lua:对响应数据进行过滤 logbylua ： 在 log 阶段执行的脚本，一般用来做数据统计，将请求数据传输到后

灰度发布的实现

文件件目录， /data/program/openresty/gray [conf、logs、lua]

编写Nginx的配置文件

代码语言：javascript复制

worker_processes 1; 
error_log logs/error.log; 
events{ 
	worker_connections 1024; 
} 
http{ 
    lua_package_path "$prefix/lualib/?.lua;;"; 
    lua_package_cpath "$prefix/lualib/?.so;;"; 
    upstream prod { 
    	server 192.168.11.156:8080; 
	} 
    upstream pre { 
    	server 192.168.11.156:8081; 
    } 
    server { 
        listen 80; 
        server_name localhost; 
        location /api { 
        	content_by_lua_file lua/gray.lua; 
    	} 
        location @prod { 
            proxy_pass http://prod; 
        } 
        location @pre { 
            proxy_pass http://pre; 
        } 
	} 
    server { 
        listen 8080; 
        location / { 
            content_by_lua_block { 
                ngx.say("I'm prod env"); 
            } 
        } 
	} 
    server { 
    listen 8081; 
    location / { 
    	content_by_lua_block { 
    		ngx.say("I'm pre env"); 
    	} 
    	} 
    } 
}

编写 gray.lua 文件 判断ip是否在redis白名单中

代码语言：javascript复制

local redis=require "resty.redis"; 
local red=redis:new(); 
red:set_timeout(1000); 
local ok,err=red:connect("192.168.11.156",6379); 
if not ok then 
	ngx.say("failed to connect redis",err); 
return; 
end 
local_ip=ngx.var.remote_addr; 
local ip_lists=red:get("gray"); 
if string.find(ip_lists,local_ip) == nil then 
	ngx.exec("@prod"); 
else 
	ngx.exec("@pre"); 
end 
local ok,err=red:close();

1. 1. 执行命令启动 nginx: [./nginx -p /data/program/openresty/gray]
2. 启动 redis，并设置 set gray 192.168.11.160
3. 通过浏览器运行: http://192.168.11.160/api 查看运行结果 修改 redis gray 的值， 讲客户端的 ip 存储到 redis 中 set gray 1. 再次运行结果， 即可看到访问结果已经发生了变化

lua nginx keepalived openresty redis

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