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在openresty上基於是lock和redis快速搭建高性能long polling推送服務

為啥需要？

在實際開發中我們經常會遇到需要長時間等待後台事件的情況，例如較為常見的掃碼登錄功能，二維碼界面需等待後台掃碼登錄成功的事件，再如導入導出等需要較長時間才能處理完成的任務，此時需要把任務放到後台由異步任務進行處理，完成後再給前台界面推送完成事件，以上需求我們需要用長連接才能完成推送，但長連接推送狀態管理複雜，且需要部署獨立系統，系統流程複雜且橫向水平擴展困難，此時選擇更簡單long polling等待是一個更好的選擇，http請求直接等待返回，顯然邏輯更簡單，可用性可維護性也會更高。

openresty是一個構建在nginx上的高性能能系統，一般情況下我們也需要在自身服務前部署nginx作為網關，那麼選擇openresty來構建一個高性能的long polling服務顯然是一個好選擇。slock是高性能的狀態及原子操作數據庫，redis則是高性能的內存緩存數據庫，使用下邊nginx配置文件即可快速基於slock和redis構建一個高性能高可用long polling服務。同時構建的此long polling服務是一個通用服務，即可用於掃碼登錄這樣的需求完成狀態推送，也可用於像消息系統、私信系統等的消息推送。

slock項目地址：https://github.com/snower/slock

slock簡介可看：https://segmentfault.com/a/11...

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快速配置構建

首先需在安裝好的openresty服務中安裝slock的lua client包。

項目地址：https://github.com/snower/slo...

安裝方式即把slock-lua-nginx中slock.lua複製到openresty目錄中的lualib/中，然後添加以下nginx配置文件修改相關參數即可。

init_worker_by_lua_block {
    local slock = require "slock"
    slock:connect("server1", "127.0.0.1", 5658)
}

server {
    listen 8081;
    default_type application/json;

    location /poll/event {
        content_by_lua_block {
            local cjson = require "cjson"
            local slock = require "slock"
            
            local default_type = ngx.var.arg_default_type or "clear"
            local wait_type = ngx.var.arg_wait_type or ""
            local event_key = ngx.var.arg_event or ""
            local wait_timeout = tonumber(ngx.var.arg_timeout) or 60

            local sendResult = function(err_code, err_message)
                ngx.say(cjson.encode({
                    err_code = err_code,
                    err_message = err_message,
                }))
            end

            if event_key == "" then
                return sendResult(400, "event key is empty")
            end

            local slock_client = slock:get("server1")
            local event = nil
            if default_type == "set" then
                event = slock_client:newDefaultSetEvent(event_key, 5, wait_timeout * 2)
            else
                event = slock_client:newDefaultClearEvent(event_key, 5, wait_timeout * 2)
            end

            if wait_type == "reset" then
                local ok, err = event:waitAndTimeoutRetryClear(wait_timeout)
                if not ok then
                    return sendResult(504, "wait event timeout")
                end
                return sendResult(0, "succed")
            end

            local ok, err = event:wait(wait_timeout)
            if not ok then
                return sendResult(504, "wait event timeout")
            end
            return sendResult(0, "succed")
        }
    }

    location /poll/message {
        content_by_lua_block {
            local cjson = require "cjson"
            local redis = require "resty.redis"
            local slock = require "slock"
            
            local default_type = ngx.var.arg_default_type or "clear"
            local wait_type = ngx.var.arg_wait_type or ""
            local event_key = ngx.var.arg_event or ""
            local wait_timeout = tonumber(ngx.var.arg_timeout) or 60

            local sendResult = function(err_code, err_message, data)
                ngx.say(cjson.encode({
                    err_code = err_code,
                    err_message = err_message,
                    data = data,
                }))
            end

            if event_key == "" then
                return sendResult(400, "event key is empty")
            end

            local redis_client = redis:new()
            redis_client:set_timeouts(5000, wait_timeout * 500, wait_timeout * 500)
            local ok, err = redis_client:connect("10.10.10.251", 6379)
            if not ok then
                return sendResult(502, "redis connect fail")
            end
            local message, err = redis_client:lpop(event_key)
            if err ~= nil then
                return sendResult(500, "redis lpop fail")
            end
            redis_client:set_keepalive(7200000, 16)
            if message ~= ngx.null then
                return sendResult(0, "", message)
            end

            local slock_client = slock:get("server1")
            local event = nil
            if default_type == "set" then
                event = slock_client:newDefaultSetEvent(event_key, 5, wait_timeout * 2)
            else
                event = slock_client:newDefaultClearEvent(event_key, 5, wait_timeout * 2)
            end

            if wait_type == "reset" then
                local ok, err = event:waitAndTimeoutRetryClear(wait_timeout)
                if not ok then
                    return sendResult(504, "wait timeout")
                end

                redis_client = redis:new()
                redis_client:set_timeouts(5000, wait_timeout * 500, wait_timeout * 500)
                local ok, err = redis_client:connect("10.10.10.251", 6379)
                if not ok then
                    return sendResult(502, "redis connect fail")
                end
                local message, err = redis_client:lpop(event_key)
                if err ~= nil then
                    return sendResult(500, "redis lpop fail")
                end
                redis_client:set_keepalive(7200000, 16)
                return sendResult(0, "succed", message)
            end

            local ok, err = event:wait(wait_timeout)
            if not ok then
                return sendResult(504, "wait timeout")
            end

            redis_client = redis:new()
            redis_client:set_timeouts(5000, wait_timeout * 500, wait_timeout * 500)
            local ok, err = redis_client:connect("10.10.10.251", 6379)
            if not ok then
                return sendResult(502, "redis connect fail")
            end
            local message, err = redis_client:lpop(event_key)
            if err ~= nil then
                return sendResult(500, "redis lpop fail")
            end
            redis_client:set_keepalive(7200000, 16)
            return sendResult(0, "succed", message)
        }
    }
}

/poll/event 接口只等待事件觸發，不返回數據。

/poll/message 則是先從redis中獲取數據，成功則返回，否則等待事件觸發，再從redis獲取數據返回。

接口Query String參數：

  • default_type 創建Event的初始狀態是seted還是cleared，wait等待seted狀態觸發，即如果使用初始是seted則需其它系統先執行clear操作，可選值：set、clear，默認值clear
  • wait_type 事件觸發後是否重置Event狀態，不重置可保證在過期時間內可重入，重置則可用於私信系統的循環獲取消息或事件，設置為reset為重置，默認值空字符不重置
  • event 等待的事件key，不可為空，redis也使用該key在List數據結構中保存消息
  • timeout 數字，等待超時時間，單位秒，默認等待60秒

特別注意：

  • openresty使用單一連接到slock的tcp連接處理所有請求，nginx只有init_worker_by_lua_block創建的socket才可在整個worker生命週期中保持存在，所以slock connect需在init_worker_by_lua_block完成，第一個參數為連接名稱，後續可用該名稱獲取該連接使用。
  • slock配置為replset模式時，可用replset方式連接，例：slock:connectReplset("server1", {{"127.0.0.1", 5658}, {"127.0.0.1", 5659}})，使用該模式連接時，nginx會自動跟蹤可用節點，保持高可用。

配置完成後執行下方shell會處於等待返回狀態：

curl "http://localhost:8081/poll/message?event=test&default_type=clear"

其它系統如何推送事件？

使用slock java client推送事件

java client項目地址：https://github.com/snower/jas...

package main;

import io.github.snower.jaslock.Client;
import io.github.snower.jaslock.Event;
import io.github.snower.jaslock.exceptions.SlockException;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Client slock = new Client("localhost", 5658);
        Jedis jedis = new Jedis("10.10.10.251", 6379);
        try {
            byte[] eventKey = "test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            slock.open();
            jedis.rpush(eventKey, "hello".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            jedis.expire(eventKey, 120);
            Event event = slock.newEvent(eventKey, 5, 120, false);
            event.set();
        } catch (IOException | SlockException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            slock.close();
            jedis.close();
        }
    }
}

newEvent參數：

  • eventKey 事件名稱，和前端請求一致
  • timeout set操作超時事件
  • expried 如果初始狀態時cleared，則表示set之後狀態保持時間，如果初始狀態是seted，則表示clear之後狀態保持時間，超過改時間都將被自動回收
  • defaultSeted ture表示初始是seted狀態，false為cleared狀態，需和前端傳參一致

注：只推送事件時去除redis操作即可。

php、python、golang操作類似。

php client項目地址：https://github.com/snower/pys...

<?php

namespace App\Console\Commands;

use Illuminate\Console\Command;
use Illuminate\Support\Facades\Redis;
use Snower\Phslock\Laravel\Facades\Phslock;

class TestSlockEvent extends Command
{
    /**
     * The name and signature of the console command.
     *
     * @var string
     */
    protected $signature = 'test:slock-event';

    /**
     * The console command description.
     *
     * @var string
     */
    protected $description = 'Command description';

    /**
     * Create a new command instance.
     *
     * @return void
     */
    public function __construct()
    {
        parent::__construct();
    }

    /**
     * Execute the console command.
     *
     * @return int
     */
    public function handle()
    {
        Redis::rpush("test", "hello"); //需禁用prefix
        Redis::expire("test", 120);
        $event = Phslock::Event("test", 5, 120, false);
        $event->set();
        return 0;
    }
}

python client項目地址：https://github.com/snower/phs...

import redis
import pyslock

redis_client = redis.Redis("10.10.10.251")
slock_client = pyslock.Client("localhost")

redis_client.rpush("test", "hello")
redis_client.expire("test", 120)
event = slock_client.Event("test", 5, 120, False)
event.set()

使用redis自定義命令推送事件

也可用redis自定義命令來執行slock Event的set和clear操作完成事件觸發。

初始是seted時：

#clear操作
lock ${EVENT_KEY} lock_id ${EVENT_KEY} flag 2 timeout ${TIMEOUT} expried ${EXPRIED}
#如 lock test lock_id test flag 2 timeout 5 expried 120


#set操作
unlock ${EVENT_KEY} lock_id ${EVENT_KEY}
#如 unlock test lock_id test

初始是cleared時：

#clear操作
unlock ${EVENT_KEY} lock_id ${EVENT_KEY}
#如 unlock test lock_id test


#set操作
lock ${EVENT_KEY} lock_id ${EVENT_KEY} flag 2 timeout ${TIMEOUT} expried ${EXPRIED} count 2
#如 lock test lock_id test flag 2 timeout 5 expried 120 count 2
#用redis-cli -p 5658連接slock後執行該示例命令，即可看到上方等待curl命令成功返回。

關於高可用與擴展

關於高可用，slock支持配置為集羣模式，在集權模式運行時主節點異常時可自動選擇新主節點，此時如果openresty使用resplset模式連接時，可自動使用新可用節點，保證高可用。

關於水平擴展，slock良好的多核支持，百萬級qps，保證了無需過多考慮水平擴展問題，而openresty則依然保持了web服務常規無狀態特性，可按照web常規水平擴展方式擴容即可不斷提高系統承載性能。

redis , 消息推送 , openresty , 分佈式
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