OpenResty，Nginx，Lua，Canal 学习

3.OpenResty --学习

OpenResty(又称：ngx_openresty) 是一个基于 nginx的可伸缩的 Web 平台,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 快速构造出足以胜任 10K 以上并发连接响应的超高性能 Web 应用系统。

360，UPYUN，阿里云，新浪，腾讯网，去哪儿网，酷狗音乐等都是 OpenResty 的深度用户。

OpenResty 简单理解成 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。

3.1 安装openresty

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

3.2 安装nginx

默认已经安装好了nginx,在目录：/usr/local/openresty/nginx 下。

修改/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf,将配置文件使用的根设置为root,目的就是将来要使用lua脚本的时候 ，直接可以加载在root下的lua脚本。

cd /usr/local/openresty/nginx/conf
vi nginx.conf

修改代码如下：

#第一行修改为
user root root

3.3 测试访问

重启下centos虚拟机，然后访问测试Nginx

访问地址：http://192.168.211.132/ (自己虚拟机的ip)

显示欢迎页则为成功！

4.广告缓存的载入与读取 (应用样例)

4.1 需求分析

需要在页面上显示广告的信息。

4.2 Lua+Nginx配置

(1)实现思路-查询数据放入redis中

实现思路：

定义请求：用于查询数据库中的数据更新到redis中。

a.连接mysql ，按照广告分类ID读取广告列表，转换为json字符串。

b.连接redis，将广告列表json字符串存入redis 。

定义请求：

请求：
    /update_content
参数：
    id  --指定广告分类的id
返回值：
    json

请求地址：<http://192.168.xxx.xxx/update_content?id=1>

创建/root/lua目录，在该目录下创建update_content.lua： 目的就是连接mysql 查询数据 并存储到redis中。

update_content.lua代码如下：

ngx.header.content_type="application/json;charset=utf8"
local cjson = require("cjson")
local mysql = require("resty.mysql")
local uri_args = ngx.req.get_uri_args()
local id = uri_args["id"]

local db = mysql:new()
db:set_timeout(1000)
local props = {
    host = "192.168.xxx.xxx",
    port = 3306,
    database = "changgou_content",
    user = "root",
    password = "123456"
}

local res = db:connect(props)
local select_sql = "select url,pic from tb_content where status ='1' and category_id="..id.." order by sort_order"
res = db:query(select_sql)
db:close()

local redis = require("resty.redis")
local red = redis:new()
red:set_timeout(2000)

local ip ="192.168.xxx.xxx"
local port = 6379
red:connect(ip,port)
red:set("content_"..id,cjson.encode(res))
red:close()

ngx.say("{flag:true}")

修改/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf文件： 添加头信息，和 location信息

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
}

定义lua缓存命名空间，修改nginx.conf，添加如下代码即可：

lua_shared_dict dis_cache 128m;

请求<http://192.168.xxx.xxx/update_content?id=1> (进行测试)

(2)实现思路-从redis中获取数据

实现思路：

定义请求，用户根据广告分类的ID 获取广告的列表。通过lua脚本直接从redis中获取数据即可。

定义请求：

请求:/read_content
参数：id
返回值：json

在/root/lua目录下创建read_content.lua:

--设置响应头类型
ngx.header.content_type="application/json;charset=utf8"
--获取请求中的参数ID
local uri_args = ngx.req.get_uri_args();
local id = uri_args["id"];
--引入redis库
local redis = require("resty.redis");
--创建redis对象
local red = redis:new()
--设置超时时间
red:set_timeout(2000)
--连接
local ok, err = red:connect("192.168.211.132", 6379)
--获取key的值
local rescontent=red:get("content_"..id)
--输出到返回响应中
ngx.say(rescontent)
--关闭连接
red:close()

在/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf中配置如下：

location /read_content {
     content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
}

(3)加入openresty本地缓存

如上的方式没有问题，但是如果请求都到redis，redis压力也很大，所以我们一般采用多级缓存的方式来减少下游系统的服务压力。参考基本思路图的实现。

先查询openresty本地缓存 如果 没有

再查询redis中的数据，如果没有

再查询mysql中的数据，但凡有数据 则返回即可。

修改read_content.lua文件，代码如下：

ngx.header.content_type="application/json;charset=utf8"
local uri_args = ngx.req.get_uri_args();
local id = uri_args["id"];
--获取本地缓存
local cache_ngx = ngx.shared.dis_cache;
--根据ID 获取本地缓存数据
local contentCache = cache_ngx:get('content_cache_'..id);

if contentCache == "" or contentCache == nil then
    local redis = require("resty.redis");
    local red = redis:new()
    red:set_timeout(2000)
    red:connect("192.168.211.132", 6379)
    local rescontent=red:get("content_"..id);

    if ngx.null == rescontent then
        local cjson = require("cjson");
        local mysql = require("resty.mysql");
        local db = mysql:new();
        db:set_timeout(2000)
        local props = {
            host = "192.168.211.132",
            port = 3306,
            database = "changgou_content",
            user = "root",
            password = "123456"
        }
        local res = db:connect(props);
        local select_sql = "select url,pic from tb_content where status ='1' and category_id="..id.." order by sort_order";
        res = db:query(select_sql);
        local responsejson = cjson.encode(res);
        red:set("content_"..id,responsejson);
        ngx.say(responsejson);
        db:close()
    else
        cache_ngx:set('content_cache_'..id, rescontent, 10*60);
        ngx.say(rescontent)
    end
    red:close()
else
    ngx.say(contentCache)
end

测试地址：http://192.168.211.132/update_content?id=1

此时会将分类ID=1的所有广告查询出来，并存入到Redis缓存。

测试地址：http://192.168.211.132/read_content?id=1

此时会获取分类ID=1的所有广告信息。

5 nginx限流

一般情况下，首页的并发量是比较大的，即使 有了多级缓存，当用户不停的刷新页面的时候，也是没有必要的，另外如果有恶意的请求 大量达到，也会对系统造成影响。

而限流就是保护措施之一。

5.1 生活中限流对比

  • 水坝泄洪，通过闸口限制洪水流量（控制流量速度）。

  • 办理银行业务：所有人先领号，各窗口叫号处理。每个窗口处理速度根据客户具体业务而定，所有人排队等待叫号即可。若快下班时，告知客户明日再来(拒绝流量)

  • 火车站排队买票安检，通过排队 的方式依次放入。（缓存带处理任务）

5.2 nginx的限流

nginx提供两种限流的方式：

  • 一是控制速率

  • 二是控制并发连接数

5.2.1 控制速率

控制速率的方式之一就是采用漏桶算法。

(1)漏桶算法实现控制速率限流

漏桶(Leaky Bucket)算法思路很简单,水(请求)先进入到漏桶里,漏桶以一定的速度出水(接口有响应速率),当水流入速度过大会直接溢出(访问频率超过接口响应速率),然后就拒绝请求,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率.示意图如下:

(2)nginx的配置

配置 修改/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf 如下：

user  root root;
worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;

    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }

        location /read_content {
            #使用限流配置
            limit_req zone=contentRateLimit;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

配置说明：

binary_remote_addr 是一种key，表示基于 remote_addr(客户端IP) 来做限流，binary_ 的目的是压缩内存占用量。
zone：定义共享内存区来存储访问信息，

contentRateLimit:10m 表示一个大小为10M，名字为contentRateLimit的内存区域。1M能存储16000 IP地址的访问信息，10M可以存储16W IP地址访问信息。

rate 用于设置最大访问速率，rate=10r/s 表示每秒最多处理10个请求。Nginx 实际上以毫秒为粒度来跟踪请求信息，因此 10r/s 实际上是限制：每100毫秒处理一个请求。这意味着，自上一个请求处理完后，若后续100毫秒内又有请求到达，将拒绝处理该请求.

测试：

重新加载配置文件

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

访问页面：http://192.168.211.132/read_content?id=1 ,连续刷新(超过限制)会直接报错。

(3)处理突发流量

上面例子限制 2r/s，如果有时正常流量突然增大，超出的请求将被拒绝，无法处理突发流量，可以结合 burst 参数使用来解决该问题。

例如，如下配置表示：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
    location /read_content {
        limit_req zone=contentRateLimit burst=4;
        content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
    }
}

burst 译为突发、爆发，表示在超过设定的处理速率后能额外处理的请求数,当 rate=10r/s 时，将1s拆成10份，即每100ms可处理1个请求。

此处，**burst=4 **，若同时有4个请求到达，Nginx 会处理第一个请求，剩余3个请求将放入队列，然后每隔500ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于4，将拒绝处理多余的请求，直接返回503.

不过，单独使用 burst 参数并不实用。假设 burst=50 ，rate依然为10r/s，排队中的50个请求虽然每100ms会处理一个，但第50个请求却需要等待 50 * 100ms即 5s，这么长的处理时间自然难以接受。

因此，burst 往往结合 nodelay 一起使用。

例如：如下配置：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
    location /read_content {
        limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
        content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
    }
}

如上表示：

平均每秒允许不超过2个请求，突发不超过4个请求，并且处理突发4个请求的时候，没有延迟，等到完成之后，按照正常的速率处理。

如上两种配置结合就达到了速率稳定，但突然流量也能正常处理的效果。完整配置代码如下：

user  root root;
worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octeat-stream;

    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;

    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }

        location /read_content {
            limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

测试： 在1秒钟之内可以刷新4次，正常处理。

但是超过之后，连续刷新5次，抛出异常。

5.2.2 控制并发量（连接数）

ngx_http_limit_conn_module 提供了限制连接数的能力。主要是利用limit_conn_zone和limit_conn两个指令。

利用连接数限制 某一个用户的ip连接的数量来控制流量。

注意：并非所有连接都被计算在内 只有当服务器正在处理请求并且已经读取了整个请求头时，才会计算有效连接。此处忽略测试。

(1)配置限制固定连接数

如下，配置如下：

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;

    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;

    #根据IP地址来限制，存储内存大小10M
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:1m;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        #所有以brand开始的请求，访问本地changgou-service-goods微服务
        location /brand {
            limit_conn addr 2;
            proxy_pass http://192.168.211.1:18081;
        }

        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }

        location /read_content {
            limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

解释：

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m; 表示限制根据用户的IP地址来显示，设置存储地址为的内存大小10M

limit_conn addr 2; 表示 同一个地址只允许连接2次。

测试：

开3个线程，测试的时候会发生异常，开2个就不会有异常

(2)限制每个客户端IP与服务器的连接数，同时限制与虚拟服务器的连接总数。(了解)

如下配置：

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m; 
server {  
    listen       80;
    server_name  localhost;
    charset utf-8;
    location / {
        limit_conn perip 10;#单个客户端ip与服务器的连接数．
        limit_conn perserver 100; ＃限制与服务器的总连接数
        root   html;
        index  index.html index.htm;
    }
}

6 canal同步广告

canal可以用来监控数据库数据的变化，从而获得新增数据，或者修改的数据。

canal是应阿里巴巴存在杭州和美国的双机房部署，存在跨机房同步的业务需求而提出的。

阿里系公司开始逐步的尝试基于数据库的日志解析，获取增量变更进行同步，由此衍生出了增量订阅&消费的业务。

6.1 Canal工作原理

  1. canal模拟mysql slave的交互协议，伪装自己为mysql slave，向mysql master发送dump协议
  2. mysql master收到dump请求，开始推送binary log给slave(也就是canal)
  3. canal解析binary log对象(原始为byte流)

canal需要使用到mysql，我们需要先安装mysql，并且canal是基于mysql的主从模式实现的，所以必须先开启binlog.

6.2 开启binlog模式

先使用docker 创建mysql容器

(1) 连接到mysql中,并修改/etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf 需要开启主 从模式，开启binlog模式。

执行如下命令，编辑mysql配置文件

docker exec -it mysql /bin/bash
cd /etc/mysql/mysql.conf.d
vi mysqld.cnf

修改mysqld.cnf配置文件，添加如下配置：

log-bin=/var/lib/mysql/mysql-bin #日志存储地址
server-id=12345  #mysql唯一标识（不能和canal的 id 冲突）
binlog-format=ROW

(2) 创建账号 用于测试使用,

使用root账号创建用户并授予权限

create user canal@'%' IDENTIFIED by 'canal';
GRANT SELECT, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT,SUPER ON *.* TO 'canal'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

(3)重启mysql容器

docker restart mysql

6.3 canal容器安装

下载镜像：

docker pull docker.io/canal/canal-server

容器安装

docker run -p 11111:11111 --name canal -d docker.io/canal/canal-server

进入容器,修改核心配置canal.properties 和instance.properties,

canal.properties 是canal自身的配置,

instance.properties是需要同步数据的数据库连接配置。

执行代码如下:

docker exec -it canal /bin/bash
cd canal-server/conf/
vi canal.properties
cd example/
vi instance.properties

修改canal.properties的id，不能和mysql的server-id重复，如下图：

修改instance.properties,配置数据库连接地址:

#关键之处
#需要监听的数据库配置
canal.instance.master.address=192.168.159.xxx:3306

# username/password
canal.instance.dbUsername=canal
canal.instance.dbPassword=canal

#需要监听的正则表达式
#table regex
canal.instance.filter.regex=.*\\..*

# mq config
canal.mq.topic=example

这里的canal.instance.filter.regex有多种配置，如下：

可以参考地址如下:

https://github.com/alibaba/canal/wiki/AdminGuide

mysql 数据解析关注的表，Perl正则表达式.
多个正则之间以逗号(,)分隔，转义符需要双斜杠(\\) 
常见例子：
1.  所有表：.*   or  .*\\..*
2.  canal schema下所有表： canal\\..*
3.  canal下的以canal打头的表：canal\\.canal.*
4.  canal schema下的一张表：canal.test1
5.  多个规则组合使用：canal\\..*,mysql.test1,mysql.test2 (逗号分隔)
注意：此过滤条件只针对row模式的数据有效(ps. mixed/statement因为不解析sql，所以无法准确提取tableName进行过滤)

配置完成后，设置开机启动，并记得重启canal。

docker update --restart=always canal
docker restart canal

6.4 canal微服务搭建

当用户执行 数据库的操作的时候，binlog 日志会被canal捕获到，并解析出数据。我们就可以将解析出来的数据进行同步到redis中即可。

思路：创建一个独立的程序，并监控canal服务器，获取binlog日志，解析数据，将数据更新到redis中。这样广告的数据就更新了。

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