Socket編程

Linux Socket編程領域為了處理大量連接請求場景，需要使用非阻塞I/O和復用，select、poll、epoll是Linux API提供的I/O復用方式，自從Linux2.6中加入了epoll之后，高性能服務器領域得到廣泛的應用，Nignx就是使用epoll來實現I/O復用支持高并發。

對于“高性能”服務端而言，我們所關注的并不是語言的性能，而是緩存和語言支持異步非阻塞。

緩存

針對緩存要明白通信速度的快慢順序

內存》SSD》機械磁盤

本機》網絡

進程內 》 進程間

緩存系統的目標是希望在進程內的命中率是最高的，那么此時緩存系統整體的效率也是最高的。

異步非阻塞

希望訪問數據庫、訪問網絡，訪問一些比較慢的IO設備時，不要在等待上耗費大量時間。而是使用事件驅動的方式，當系統完成某項任務后再來通知我們。這樣就可以將服務器CPU的空閑資源，用來服務客戶端連接。

OpenResty

OpenResty是基于Ngnix和Lua的高性能web平臺，內部集成精良的LUa庫、第三方模塊、依賴項。用于方便搭建能夠處理高并發、擴展性極高的動態web應用、web服務、動態網關。可以使用Lua腳本調用Ngnix支持的C以及Lua模塊，快速構建10K～1000K單機并發連接的高性能web應用系統。OpenResty的目標是讓web服務直接運行在Nginx服務內部，利用Ngnix的非阻塞IO模型，對HTTP客戶端請求和后端DB進行一致的高性能響應。

OpenResty的出現可以說是顛覆了高性能服務端的開發模式。OpenResty實際上是Nginx+LuaJIT的完美組合。

OpenResty工作方式

由于Nginx采用的是master-worker模型，也就是一個master主進程管理多個worker進程，基本的事件處理都是放在worker中，master僅負責一些全劇初始化，以及對worker的管理。在OpenResty中，每個worker使用一個LuaVM，每個請求被分配到worker時，將在這個LuaVM中創建一個coroutine協程。協程之間數據隔離，每個協程具有獨立的全局變量_G。

Lua中的協程和多線程下的線程類似，都有自己的堆棧、局部變量、指令指針。。。，但是和其他協程程序共享全局變量等信息。線程和協程主要不同在于：多處理器的情況下，概念上來說多線程是同時運行多個線程，而協程是通過代碼來完成協程的切換，任何時刻只有一個協程程序在運行。并且這個在運行的協程只有明確被要求掛起時才會被掛起。

根據實際測試，OpenResty性能接近于Nginx 性能之王c module，甚至超過。

OpenResty 架構

負載均衡

LVS+HAProxy將流量轉發給核心Nginx1和Nginx2，即實現了流量的負載均衡。

單機閉環

所有想要的數據都能從本服務器直接獲取，大多數時候無需通過網絡或去其他服務器獲取。

分布式閉環

單機閉環會遇到2個主要問題

1.數據不一致

例如沒有主從架構導致不同服務器數據不一致

2.遇到存儲瓶頸

磁盤或內存遇到天花板

解決數據不一致比較好的辦法是采用主從或分布式集中存儲，而遇到存儲瓶頸就需要進行按業務鍵進行分片，將數據分散到多臺服務器。

接入網關

接入網關又叫接入層，即接收流量的入口，在入口處做如下事情：

接入網關

OpenResty環境搭建

http://openresty.org

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

安裝前準備，必須安裝perl、libpcre、libssl庫。

# 從系統路徑中查看必備庫是否已經安裝

$ sudo ldconfig -v

# 安裝必備庫

$ sudo apt install libpcre3-dev libssl-dev perl make build-essential curl libreadline-dev libncurses5-dev

下載并解壓OpenResty后進入其目錄

$ wget https://openresty.org/download/ngx_openresty-1.13.6.1.tar.gz

$ tar -zxvf ngx_openresty-1.13.6.1.tar.gz

$ mv openresty-1.13.6.1 openresty

$ cd openresty

$ 。/configure

默認會被安裝到/usr/local/openresty目錄下

# 編譯并安裝

$ sudo make && make install

$ cd /usr/local/openresty

啟動Nginx

$ sudo /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx

$ ps -ef | grep nginx

$ service nginx status

Nginx啟動若出現

nginx： ［emerg］ bind（） to 0.0.0.0:80 failed （98： Address already in use）

nginx： ［emerg］ still could not bind（）

說明80端口并占用，查看80端口被占用的端口并重啟。原因在于nginx先監聽了ipv4的80端口之后又監聽了ipv6的80端口，于是就重復占用了。

$ sudo netstat -ntlp | grep 80

$ sudo killall -9 nginx

重新編輯Nginx配置文件

$ sudo vim /etc/nginx/conf/nginx.conf

listen 80;

listen ［：：］：80 ipv6only=on default_server;

使用curl工具或在瀏覽器訪問默認80端口

$ curl 127.0.0.1

瀏覽器輸入http://127.0.0.1/

將Nginx工具配置到當前用戶的系統環境變量中

$ sudo vim ~/.bashrc

export PATH=$PATH:/usr/local/openresty/nginx/sbin

$ source ~。/bashrc

$ cd ~

$ nginx -s reload

nginx： ［alert］ kill（12267， 1） failed （1： Operation not permitted）

開發文檔

https://www.nginx.com/resources/wiki/modules/lua/

ubuntu 安裝 vcode 或 sublime text 編輯器

content_by_lua

$ vim /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf

location /test {

default_type text/html;

content_by_lua ‘ngx.say（“hello openresty”）’;

}

# 重啟Nginx

$ /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -s reload

# 瀏覽器訪問 127.0.0.1/test

content_by_lua_file

$ vim nginx.conf

location /test {

content_by_lua_file ‘html/test.lua’;

}

$ vim 。。/html/test.lua

ngx.say（“hello lua”）

$ sudo /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

$ curl 127.0.0.1/test

hello lua

為避免每次修改都需要重啟Nginx，可在Nginx的server選項中配置lua_code_cache選項。

$ vim nginx.conf

server{

lua_code_cache off;

location /test{

content_by_lua_file ‘html/test.lua’;

}

}

$ sudo /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -s reload

nginx： ［alert］ lua_code_cache is off; this will hurt performance in /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf:48

注意lua_code_cache off;是會引擎Nginx的性能的，在生產環境中是需要將其開啟的。

小節

在OpenResty中開發是分為兩步的，第一步是修改Nginx配置，第二步是使用Lua開發自己的腳本。

OpenResty入門

參考資料

OpenResty最佳實踐

Nginx Lua

創建工作目錄

OpenResty安裝之后就有配置文件及相關目錄，為了工作目錄和安裝目錄互不干擾，另外創建OpenResty工作目錄，并另寫配置。

$ mkdir -p ~/openresty/test/logs ~/openresty/test/conf

$ vim ~/openresty/test/conf/nginx.conf

# 設置Nginx worker工作進程數量，即CPU核數。

worker_processes 1;

# 設置錯誤日志文件路徑

error_log logs/error.log;

# 配置Nginx服務器與用戶的網絡連接

events{

# 設置每個工作進程的最大連接數

worker_connections 10224;

}

http{

# 虛擬機主機塊定義

server{

# 監聽端口

listen 8001;

# 配置請求的路由

location /{

default_type text/html;

content_by_lua_block{

ngx.say（“hello world”）;

}

}

}

}

$ nginx -p ~/openresty/test

$ curl 127.0.0.1:8001

hello world

$ vim nginx.conf

location /test{

content_by_lua_file “lua/test.lua”;

}

$ cd 。。 && mkdir lua && cd lua

$ vim test.lua

local args = ngx.req.get_uri_args（）

local salt = args.salt

if not salt then

ngx.exit（ngx.HTTP_BAD_REQUEST）

end

local md5str = ngx.md5（ngx.time（）。.salt）

ngx.say（md5str）

$ sudo /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -s reload

$ curl -i 127.0.0.1/test？salt=lua

HTTP/1.1 200 OK

Server： openresty/1.13.6.2

Date： Sun， 27 Jan 2019 1017 GMT

Content-Type： application/octet-stream

Transfer-Encoding： chunked

Connection： keep-alive

b55b77f75e46b96b11778ca7edfe8d55

若代碼中出現錯誤則需要直接查看Nginx的錯誤日志進行查看

$ vim nginx/logs/error.log

2019/01/27 1715 ［error］ 15764#0： *6 failed to load external Lua file “/usr/local/openresty/nginx/test.lua”： cannot open /usr/local/openresty/nginx/test.lua： No such file or.。。

Windows系統下查看Nginx進程

λ tasklist /fi “imagename eq nginx.exe”

映像名稱 PID 會話名 會話# 內存使用

========================= ======== ================ =========== ============

nginx.exe 9072 Console 1 7，840 K

nginx.exe 7692 Console 1 12，304 K

nginx.exe 8120 Console 1 7，840 K

nginx.exe 4552 Console 1 12，188 K

nginx.exe 9588 Console 1 7，828 K

nginx.exe 6256 Console 1 12，216 K

nginx.exe 7308 Console 1 7，828 K

nginx.exe 10192 Console 1 12，212 K

λ taskkill /im nginx.exe /f

成功： 已終止進程 “nginx.exe”，其 PID 為 9072。

ngx lua API

參考資料

NGINX API for Lua

編輯：jq