OpenResty简介及原理

一.OpenResty简介

1.背景

• Nginx有很多的特性和好处，但是在Nginx上开发成了一个难题，Nginx模块需要用C开发，而且必须符合一系列复杂的规则，最重要的用C开发模块必须要熟悉Nginx的源代码，使得开发者对其望而生畏。为了开发人员方便，所以有了一种整合了Nginx和lua的框架，那就是OpenResty，它帮我们实现了可以用lua的规范开发，随着系统架构的不断升级、优化，OpenResty在被广泛的应用。

2.OpenResty概念

• OpenResty(又称：ngx_openresty)是一个基于Nginx的可伸缩的Web平台，由中国人章亦春发起，提供了很多高质量的第三方模块。
• OpenResty是一个强大的Web应用服务器，Web开发人员可以使用lua脚本语言调动Nginx支持的各种C以及Lua模块，更主要的是在性能方面，OpenResty可以快速的构造出足以胜任10K以上的并发连接响应的超高性能的Web应用系统。

二.OpenResty的运行原理

• Nginx 采用的是 master-worker 模型，一个 master 进程管理多个 worker 进程，基本的事件处理都是放在 woker 中，master 负责一些全局初始化，以及对 worker 的管理。
• OpenResty中，每个worker进程使用一个LuaVM，当请求被分配到worker时，将在这个LuaVM中创建一个coroutine协程，协程之间数据隔离，每个协程都具有独立的全局变量。

• 协程和多线程下的线程类似：有自己的堆栈，自己的局部变量，有自己的指令指针，但是和其他协程程序共享全局变量等信息。线程和协程的主要不同在于：多处理器的情况下，概念上来说多线程是同时运行多个线程，而协程是通过代码来完成协程的切换，任何时刻只有一个协程程序在运行。并且这个在运行的协程只有明确被要求挂起时才会被挂起
• OpenResty处理请求流程
• Nginx会把一个请求分成不同阶段，第三方模块可以根据自己的行为，挂在到不同阶段中以达到自身目的。OpenResty采用了同样的特性，不同阶段有着不同的处理行为。

三.OpenResty的优势

• 首先我们选择使用OpenResty，其是由Nginx核心加很多第三方模块组成，其最大的亮点是默认集成了Lua开发环境，使得Nginx可以作为一个Web Server使用。
• 借助于Nginx的事件驱动模型和非阻塞IO，可以实现高性能的Web应用程序。
• OpenResty提供了大量组件如Mysql、Redis、Memcached等等，使在Nginx上开发Web应用更方便更简单。目前在京东如实时价格、秒杀、动态服务、单品页、列表页等都在使用Nginx+Lua架构，其他公司如淘宝、去哪儿网等。

四.OpenResty的nginx架构的特点

• Nginx采用多进程模式，对于每个worker进程都是独立的，因此不需要加锁，所以节省了锁带来的性能开销。采用独立的进程的好处在于worker进程之间相互不会影响，当一个进程退出后，其他进程依然工作，以保证服务不会终端。
• Nginx采用异步非堵塞的方式去处理请求，异步非堵塞就是当一个线程调用出现阻塞而等待时，其他线程可以去处理其他任务。

五.Lua及其ngx_lua简介

1.Lua

• Lua 是一个小巧的脚本语言。作者是巴西人。该语言的设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。
• Lua的特点：
• Lua脚本可以很容易的被C/C++代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，这使得Lua在应用程序中可以被广泛应用。不仅仅作为扩展脚本，也可以作为普通的配置文件，代替XML，Ini等文件格式，并且更容易理解和维护。
• Lua由标准C编写而成，代码简洁优美，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。一个完整的Lua解释器不过200k，在目前所有脚本引擎中，Lua的速度是最快的。这一切都决定了Lua是作为嵌入式脚本的最佳选择。

2.ngx_lua

• ngx_lua是将Lua嵌入Nginx，让Nginx执行Lua脚本，并且高并发、非阻塞的处理各种请求。Lua内建协程，可以很好的将异步回调转换成顺序调用的形式。ngx_lua在Lua中进行的IO操作都会委托给Nginx的事件模型，从而实现非阻塞调用。开发者可以采用串行的方式编写程序，ngx_lua会自动的在进行阻塞的IO操作中终端，保存上下文，然后将IO操作委托给Nginx事件处理机制，在IO操作完成后，ngx_lua会恢复上下文，程序继续执行，这些操作都是对用户程序透明的。
• 每个Nginx的worker进程持有一个Lua解释器或LuaJIT实例，被这个worker处理的所有请求共享这个实例。每个请求的context上下文会被Lua轻量级的协程分隔，从而保证各个请求时独立的。

3.ngx_lua模块的原理

• 每个工作进程worker创建一个Lua虚拟机（LuaVM），工作进程worker内部协议共享VM。
• 每个Nginx I/O原语封装后注入Lua虚拟机，并允许Lua代码直接访问。
• 每个外部请求都由一个Lua协程处理，协程之间数据隔离。
• Lua代码调用I/O操作等异步时，会挂起当前协程，而不阻塞工作机进程。
• I/O等异步操作完成时，还原相关协程相关协议的上下文，并继续运行。
  本文转自：https://blog.csdn.net/weixin_44224288/article/details/89681123