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Java培训:高性能web平台openrestry简介

更新时间:2023-09-25 来源:黑马程序员 浏览量:

  一、概述

  OpenResty® 是一个基于Nginx与Lua的高性能Web平台,其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。

  OpenResty® 通过汇聚各种设计精良的 [Nginx] 模块(主要由 OpenResty 团队自主开发),从而将Nginx有效地变成一个强大的通用Web应用平台。这样,Web开发人员和系统工程师可以使用Lua脚本语言调动Nginx支持的各种C以及Lua模块,快速构造出足以胜任10K乃至1000K以上单机并发连接的高性能Web应用系统。

  OpenResty® 的目标是让你的Web服务直接跑在Nginx服务内部,充分利用Nginx的非阻塞I/O模型,不仅仅对 HTTP客户端请求,甚至于对远程后端诸如MySQL、PostgreSQL、Memcached以及Redis等都进行一致的高性能响应。

  OpenResty简单理解,就相当于封装了nginx,并且集成了LUA脚本,开发人员只需要简单的其提供了模块就可以实现相关的逻辑,而不再像之前,还需要在nginx中自己编写lua的脚本,再进行调用了。

  二、安装

  linux安装openresty:

  1、添加仓库执行命令

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

  2、执行安装

    yum install openresty

  3、安装成功后 会在默认的目录如下:

    /usr/local/openresty

  4、启动openresty

    cd  /usr/local/openresty/nginx/sbin
    ./nginx

  三、入门程序

  配置openresty的nginx配置文件`conf/nginx.conf`。在http模块下添加一个server配置。

 server {
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.say("<p>hello, world</p>")
        }
    }
}

  重启openrestry

    cd  /usr/local/openresty/nginx/sbin
    ./nginx -s reload

  输入如下地址,进行访问 http://192.168.200.128:8080 浏览器输出 `hello, world`

  四、openrestry中的常用Lua API介绍

   和一般的Web Server类似,我们需要接收请求、处理并输出响应。而对于请求我们需要获取如请求参数、请求头、Body体等信息;而对于处理就是调用相应的Lua代码即可;输出响应需要进行响应状态码、响应头和响应内容体的输出。因此我们从如上几个点出发即可。

  五、接收请求

  获取nginx变量:`ngx.var`

 server {
        listen 8080;
        location / {
            #定义nginx变量  
            set $b $host;
           
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                local var = ngx.var; -- 获取nginx变量
                ngx.say("ngx.var.b : ", var.b, "<br/>")
                ngx.var.b = 2; -- 设置变量值
                ngx.say("ngx.var.b : ", var.b, "<br/>")
                ngx.say("<br/>")
            }
        }
    }

  获取请求头:`ngx.req.get_headers()`

server {
        listen 8080;
        location / {
            #定义nginx变量  
            set $b $host;
           
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                local headers = ngx.req.get_headers()
                ngx.say("headers begin", "<br/>")
                ngx.say("Host : ", headers["Host"], "<br/>")
                ngx.say("user-agent : ", headers["user-agent"], "<br/>")
                ngx.say("user-agent : ", headers.user_agent, "<br/>")
                ngx.say("=======================================","</br>")              
                for k,v in pairs(headers) do
                    if type(v) == "table" then
                        ngx.say(k, " : ", table.concat(v, ","), "<br/>")
                    else
                        ngx.say(k, " : ", v, "<br/>")
                    end
                end
                ngx.say("headers end", "<br/>")
                ngx.say("<br/>")
            }
        }
    }

  get请求uri参数:`ngx.req.get_uri_args()`

 server {
        listen 8080;
        location / {
            #定义nginx变量  
            set $b $host;
           
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.say("uri args begin", "<br/>")
                local uri_args = ngx.req.get_uri_args()
                ngx.say("param:username=",uri_args['username'], "<br/>")
                ngx.say("param:password=",uri_args['password'], "<br/>")
                ngx.say("uri args end", "<br/>")
                ngx.say("<br/>")
            }
        }
    }

  post请求参数:ngx.req.get_post_args()

 server {
        listen 8080;
        location / {
            #定义nginx变量  
            set $b $host;
           
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.say("uri args begin", "<br/>")
                -- 获取请求体中的数据
                ngx.req.read_body()
                local uri_args = ngx.req.get_post_args() --获取key-value格式的数据
                ngx.say("param:username=",uri_args['username'], "<br/>")
                ngx.say("param:password=",uri_args['password'], "<br/>")
                ngx.say("uri args end", "<br/>")
                ngx.say("<br/>")
            }
        }
    }

  其他请求相关的方法:

  > 获取请求的http协议版本:`ngx.req.http_version()`

  > 获取请求方法:`ngx.req.get_method()`

  > 获取请求头内容:`ngx.req.get_headers()`

  > 获取请求的body内容体:`ngx.req.get_body_data()`

  六、输出响应

 server {
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                --写响应头
                ngx.header.a = "1"
                --多个响应头可以使用table
                ngx.header.b = {"2", "3"}
                --输出响应
                ngx.say("a", "b", "<br/>")
                ngx.print("c", "d", "<br/>")
                --200状态码退出
                return ngx.exit(200)
            }
        }
    }

}

  响应相关方法:

  > ngx.header.xx = yy:输出响应头;

  > ngx.print():输出响应内容体;

  > ngx.say():同ngx.print()一样,但是会最后输出一个换行符;

  > ngx.exit():指定状态码退出;

  > ngx.send_headers():发送响应状态码,当调用ngx.say/ngx.print时自动发送响应状态码;

  > ngx.headers_sent( ): 判断是否发送了响应状态码。

  重定向

 server {
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                ngx.redirect("http://jd.com", 302);  
            }
        }
    }

  Nginx全局内存

  使用过如Java的朋友可能知道如Ehcache等这种进程内本地缓存,Nginx是一个Master进程多个Worker进程的

  工作方式,因此我们可能需要在多个Worker进程中共享数据,那么此时就可以使用ngx.shared.DICT来实现全

  局内存共享。

  1、首先在nginx.conf的http部分定义一个全局内存,并指定内存大小。

  ```

  共享全局变量,在所有worker间共享,如下:定义了一个名为shared_data的全局内存,大小为1m

  lua_shared_dict shared_data 1m;

  ```

  2、使用全局内存

 server {  
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                --1、获取全局共享内存变量
                local shared_data = ngx.shared.shared_data
                --2、获取字典值
                local i = shared_data:get("i")
                if not i then
                    i = 1
                    --3、惰性赋值
                    shared_data:set("i", i)
                    ngx.say("lazy set i ", i, "<br/>")
                end
                --递增
                i = shared_data:incr("i", 1)
                ngx.say("i=", i, "<br/>")
            }
        }
    }

  3、全局内存常用方法介绍

  ngx.shared.DICT

  > 获取共享内存字典项对象

  ```

  语法:dict = ngx.shared.DICT

  dict = ngx.shared[name_var]

  其中,DICT和name_var表示的名称是一致的,比如上面例子中,shared_data = ngx.shared.shared_data

  就是dict = ngx.shared.DICT的表达形式,

  也可以通过下面的方式达到同样的目的:

  shared_data = ngx.shared['shared_data']

  ngx.shared.DICT:get(key)

  > 获取共享内存上key对应的值。如果key不存在,或者key已经过期,将会返回nil;如果出现错误,那么将会返回nil以及错误信息。

  ngx.shared.DICT:get_stale(key)

  > 与get方法类似,区别在于该方法对于过期的key也会返回,第三个返回参数表明返回的key的值是否已经过期,true表示过期,false表示没有过期。

  ngx.shared.DICT:set(key, value, exptime?, flags?)

  > “无条件”地往共享内存上插入key-value对,这里讲的“无条件”指的是不管待插入的共享内存上是否已经存在相同的key。

  > 三个返回值的含义:

  >  success:成功插入为true,插入失败为false

  >  err:操作失败时的错误信息,可能类似"no memory"

  >  forcible:true表明需要通过强制删除(LRU算法)共享内存上其他字典项来实现插入,false表明没有删除共享内存上的字典项来实现插入。

  > exptime参数表明key的有效期时间,单位是秒(s),默认值为0,表明永远不会过期;

  > flags参数是一个用户标志值,会在调用get方法时同时获取得到

  ngx.shared.DICT.safe_set*(key, value, exptime?, flags?)

  > 与set方法类似,区别在于不会在共享内存用完的情况下,通过强制删除(LRU算法)的方法实现插入。如果内存不足,会直接返回nil和err信息"no memory"

  ngx.shared.DICT.add*(key, value, exptime?, flags?)

  > 与set方法类似,与set方法区别在于不会插入重复的键(可以简单认为add方法是set方法的一个子方法),如果待插入的key已经存在,将会返回nil和和err="exists"

  ngx.shared.DICT.safe_add*(key, value, exptime?, flags?)

  > 与safe_set方法类似,区别在于不会插入重复的键(可以简单认为safe_add方法是safe_set方法的一个子方法),如果待插入的key已经存在,将会返回nil和和err="exists"

  ngx.shared.DICT.replace*(key, value, exptime?, flags?)

  > 与set方法类似,区别在于只对已经存在的key进行操作(可以简单认为replace方法是set方法的一个子方法),如果待插入的key在字典上不存在,将会返回nil和错误信息"not found"

  ngx.shared.DICT.delete*(key)

  > 无条件删除指定的key-value对,其等价于

  > ngx.shared.DICT:set(key, nil)

  ngx.shared.DICT.incr*(key, value)

  > 对key对应的值进行增量操作,增量值是value,其中value的值可以是一个正数,0,也可以是一个负数。value必须是一个Lua类型中的number类型,否则将会返回nil和"not a number";key必须是一个已经存在于共享内存中的key,否则将会返回nil和"not found".

  ngx.shared.DICT.flush_all*()

  > 清除字典上的所有字段,但不会真正释放掉字段所占用的内存,而仅仅是将每个字段标志为过期。

  ngx.shared.DICT.flush_expired*(max_count?)

  > 清除字典上过期的字段,max_count表明上限值,如果为0或者没有给出,表明需要清除所有过期的字段,返回值flushed是实际删除掉的过期字段的数目。

  > 注意:

  > 与flush_all方法的区别在于,该方法将会释放掉过期字段所占用的内存

  ngx.shared.DICT.get_keys*(max_count?)

  > 从字典上获取字段列表,个数为max_count,如果为0或没有给出,表明不限定个数。默认值是1024个

  > 注意:

  > 强烈建议在调用该方法时,指定一个max_count参数,因为在keys数量很大的情况下,如果不指定max_count的值,可能会导致字典被锁定,从而阻塞试图访问字典的worker进程。

  openresty执行过程分析

  Nginx与Lua编写脚本的基本构建块是指令。 指令用于指定何时运行用户Lua代码以及如何使用结果。openresty(Nginx+lua-nginx-module)中各个阶段执行的指令解释及其执行顺序。

1695610974229_执行顺序.jpg

  > init_by_lua*:初始化 nginx 和预加载 lua(nginx 启动和 reload 时执行);*

  >

  > init_worker_by_lua*:每个工作进程(worker_processes)被创建时执行,用于启动一些定时任务,比如心跳检查,后端服务的健康检查,定时拉取服务器配置等;*

  >

  > ssl_certificate_by_lua*:对 https 请求的处理,即将启动下游 SSL(https)连接的 SSL 握手时执行,用例:按照每个请求设置 SSL 证书链和相应的私钥,按照 SSL 协议有选择的拒绝请求等;

  >

  > *set_by_lua*:设置 nginx 变量;

  >

  > rewrite_by_lua*:重写请求(从原生 nginx 的 rewrite 阶段进入),执行内部 URL 重写或者外部重定向,典型的如伪静态化的 URL 重写;*

  >

  > access_by_lua*:处理请求(和 rewrite_by_lua 可以实现相同的功能,从原生 nginx 的 access阶段进入);*

  >

  > content_by_lua*:执行业务逻辑并产生响应,类似于 jsp 中的 servlet;

  >

  > *balancer_by_lua*:负载均衡;

  >

  > header_filter_by_lua*:处理响应头;

  >

  > *body_filter_by_lua*:处理响应体;

  >

  > log_by_lua:记录访问日志;

  备注:`*`表示两种选择,比如 `log_by_lua\*` 可以表示`log_by_lua`或`log_by_lua_file`

  nginx_lua常用模块介绍

  json格式化:cjson

server {
        listen 8080;
        location / {
            default_type text/html;
            content_by_lua_block {
                -- 引入cjson
                local cjson = require("cjson")
               
                --将lua对象 转为 json字符串
                local obj = {
                    id = 1,
                    name = "zhangsan",
                    age = nil,
                    is_male = false,
                    hobby = {"film", "music", "read"}
                }
                local str = cjson.encode(obj)
                ngx.say("lua对象到字符串:",str,"</br>")
                ngx.say("--------------------------------</br>");
               
                --将字符串 转为 lua对象
                str = '{"hobby":["film","music","read"],"is_male":false,"name":"zhangsan","id":1,"age":null}'
                local obj = cjson.decode(str)
                ngx.say("字符串到lua对象:","</br>")
                ngx.say("obj.age ",obj.age,"</br>")
                ngx.say("obj.age == nil ",obj.age == nil,"</br>")
                ngx.say("obj.age == cjson.null ",obj.age == cjson.null,"</br>")
                ngx.say("obj.hobby[1] ",obj.hobby[1],"</br>")
            }
        }
    }

  redis客户端:resty.redis

-- 引入resty.redis库
local redis = require("resty.redis")

-- 定义关闭redis连接的方法
local function close_redis(instance)
    if not instance then
        return
    end
    local ok, error = instance:close()
    if not ok then
        ngx.say(error)
    end
end
-- 创建redis连接
local redis_ip = "127.0.0.1"
local redis_port = "6379"
local redis_instance = redis:new()
redis_instance:set_timeout(1000)
local ok, error = redis_instance.connect(redis_ip, redis_port)
if not ok then
    ngx.say(error)
    return close_redis(redis_instance)
end


-- 执行redis命令
local redis_key = "message"
local redis_value = ngx.md5("hello, world")
ok, error = redis_instance:set(redis_key, redis_value)
if not ok then
    ngx.say(error)
    return close_redis(redis_instance)
end

local message, error = redis_instance:get(redis_key)
if not message then
    ngx.say(error)
    return close_redis(redis_instance)
end

if message == ngx.null then
    message = ""
end
ngx.say(redis_key, ": ", message)

-- 关闭redis连接
close_redis(redis_instance) 

       mysql客户端:resty.mysql

  配置`openresty`连接`mysql`

-- 引入resty.mysql库
local mysql = require("resty.mysql")

-- 定义关闭连接的方法
local function close_db(instance)
    if not instance then
        return
    end

    instance:close()
end

-- 创建mysql实例对象
local instance, error = mysql:new()
if not instance then
    ngx.say(error)
    return
end

instance:set_timeout(1000)
local properties = {
    host = "127.0.0.1",
    port = 3306,
    database = "wpsmail",
    user = "root",
    password = "123456"
}
-- 连接mysql
local result, error, error_no, sql_state = instance:connect(properties)
if not result then
    ngx.say("error: ", error, ", error_no: ",
        error_no, ", sql_state: ", sql_state)
    return close_db(instance)
end

  删除表

local drop_table_sql = "drop table if exists test"
local drop_result, error, error_no, sql_state = instance:query(drop_table_sql)
if not drop_result then
    ngx.say("error: ", error, ", error_no: ",
        error_no, ", sql_state: ", sql_state)
    return close_db(instance)
end

  创建表

local create_table_sql
= "create table test(id int primary key auto_increment, ch varchar(100))"
local create_result, error, error_no, sql_state = instance:query(create_table_sql)
if not create_result then
    ngx.say("error: ", error, ", error_no: ",
        error_no, ", sql_state: ", sql_state)
    return close_db(instance)
end

  插入表数据

local insert_sql = "insert into test (ch) values('hello')"
local insert_result, error, error_no, sql_state = instance:query(insert_sql)
if not insert_result then
    ngx.say("error: ", error, ", error_no: ",
        error_no, ", sql_state: ", sql_state)
    return close_db(instance)
end

ngx.say("affected row: ", insert_result.affected_rows,
", insert id: ", insert_result.insert_id)

  更新表数据

local update_table_sql
    = "update test set ch = 'hello2' where id =" .. insert_result.insert_id
local update_result, error, error_no, sql_state = instance:query(update_table_sql)
if not update_result then
    ngx.say("error: ", error, ", error_no: ",
        error_no, ", sql_state: ", sql_state)
    return close_db(instance)
end

ngx.say("affected row: ", insert_result.affected_rows)

  查询表数据

local select_table_sql = "select id, ch from test"
local select_result, error, error_no, sql_state = instance:query(select_table_sql)
if not select_result then
    ngx.say("error: ", error, ", error_no: ",
        error_no, ", sql_state: ", sql_state)
    return close_db(instance)
end

for i, row in ipairs(select_result) do
    ngx.say(i, ": ", row)
end

  总结

   本文给大家介绍了openresty这一高性能web服务平台的基本使用。包括如何在openresty中处理请求和响应,在openresty是使用nginx的本地缓存(即nginx全局内存)。分析了openresty的整体执行过程,其中`content_by_lua*`阶段,是执行业务逻辑并产生响应的阶段,我们的业务代码主要在此阶段编写。同时本文还介绍了如何使用`resty.redis`操作redis,使用`resty.mysql`来操作mysql,以及使用cjson进行数据的json格式化。

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  作者:黑马程序员Java培训学院

  首发:https://java.itheima.com

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