用OpenResty构建网关（1）—— 基础框架与网关架构
Lua语言
Lua语言是一个轻量级的脚本，号称“性能最高的脚本语言“，已经有很多地方使用到它包括nginx、wireshark、wrk、魔兽世界等游戏插件等等。Lua脚本的解释器是C语言实现的，已经有人研究过解释器，才200K左右，它轻巧紧凑，且能与C语言交互，是一种很好的胶水语言。
Lua语言的特性有如下：
-
类C，大小写敏感，分号可选；
-
变量类型可推导，作用域默认是全局的，用_G[‘varName’]可访问全局变量，可以指定为local的；
-
nil和false是false，其他一切都是true；
-
函数闭包，函数可作为变量使用，函数可以有多返回值；
-
Table为推导的，根据值，可以是数组，可以是Map；
-
MetaTable，用来重载各种操作符。其中重载 __index 操作并结合操作符:这个语法糖，可以扩展出面向对象的范式；
-
利用require、dofile函数可以动态载入lua文件；
OpenResty框架
OpenResty是业界大牛章同学的作品，查过一些资料，这位大神低调自由，喜欢讲技术细节，专注写代码写文档，你说这样的程序员能在中国的典型的互联网混么，当然不可能，因为我们的牛人大多谈大架构、大体系、宏观，所以这个人被Cloudflare自由散漫的养着。居说他离开阿里的时候写的代码生成器，后来无人敢改。
废话少说，我们继续OpenResty，它是基于Nginx这个网络服务器，用lua语言扩展开的框架，大致就是在Nginx处理请求的不同阶段，嵌入执行Lua解释器。Lua脚本成了Nginx的接口，这一套东西被包装成了OpenResty这个框架，logo是一只蜂鸟，非常切意。
OpenResty在Nginx的的不同处理阶段嵌入了解释器，不同处理阶段如下图：
*图片摘自https://github.com/openresty/lua-nginx-module
-
初始阶段(Initialization Phase)：全局启动时初始化init_by_lua，nginx worker启动时的初始化init_worker_by_lua；
-
重写/接入阶段(Rewrite/Access Phase)：set_by_lua流程分支处理判断变量初始化，rewrite_by_lua转发、重定向、缓存等功能(例如特定请求代理到外网)，access_by_lua*IP 准入、接口权限等情况集中处理(例如配合 iptable 完成简单防火墙)；
-
内容阶段(Content Phase)：content_by_lua内容生成，balancer_by_lua代理内容，header_filter_by_lua响应头部过滤处理(例如添加头部信息)，body_filter_by_lua响应体过滤处理(按chunk获取到内容，无法获取整体，例如完成应答内容统一成大写)；
-
日志阶段(Log Phase)：log_by_lua*会话完成后本地异步完成日志记录(日志可以记录在本地，还可以同步到其他机器)。
lua语言本身、绑定变量不赘述，openresty官网有详细说明，我讲一下在网关开发过程中一些 trick and trap:
-
使用lua_shared_dict 这个LRU缓存配合Redis的pub/sub机制，做配置数据加载/读取/更新；
-
需要做集群，开发gossip协议太复杂，节点先为自己生成UUID，再用Lua脚本向Redis竞争成为Master，先到先得，定时续命；
-
API的质量数据收集、动态限流均采用init阶段的定时器向Redis执行Lua脚本来做，发现超阈值立即发通知，进行限流规则的变更；
-
尽可能使用local变量、函数，尽可能使用lua Module，用require来组织模块链接；
-
Redis Cluster分片需要考虑业务数据分片，这里采用了按时间片分片。执行redis lua时，需要对redis的lua客户端改造，支持lua脚本load到所有cluster节点，支持按key的hash tag的slot结果寻找对应的cluster node；
-
采用蓄水池算法进行采样，防止内存不够用。
网关架构
整个API网关主要为了做如下几件事情：
-
限流：根据规则对特定的请求进行限流；
-
分流：根据规则对特定的请求进行分流；
-
数据收集：对所有请求数据进行按API标识和时间片收集采样；
-
降级（动态限流）
网关的整体架构如下图：
后续
在这个专题的后几篇，讲把网关实现的细节关键点一一讲述。