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引言：APISIX 概述

APISIX（Apache APISIX）是一个高性能、可扩展的云原生 API 网关，基于 Nginx 和 etcd 构建。

作为微服务架构的流量入口，它提供了动态路由、负载均衡、服务发现、认证授权、可观测性等核心能力。

其设计遵循"云原生"和"可扩展"理念，支持热加载、动态配置和插件化架构，已成为 Apache 顶级项目，被广泛应用于金融、电商、互联网等领域的关键业务场景。

Apisix 基于 Nginx 和 etcd 构建，主要有以下原因：

基于Nginx构建的原因

• 高性能：Nginx 是一款基于 C 语言开发的高性能服务器软件，其底层开发经过了深度优化，在处理高并发连接时表现出色，能够同时处理超过十万个并发连接的请求，性能达到极致，并且在大规模应用中得到了充分有效的验证。Apisix 基于 Nginx 的网络层，可以利用 Nginx 的高性能优势，轻松应对高流量的 API 请求。
• 事件驱动模型：Nginx 采用事件驱动的异步非阻塞模型，这种模型使得 Nginx 在处理大量并发请求时，能够避免线程切换带来的开销，提高资源利用率和响应速度。Apisix 基于 Nginx 内核的事件驱动模型，单进程即可支持 10 万+并发连接，能够高效地处理各种 API 流量。
• 可扩展性：通过 Lua 和 LuaJIT 技术，Apisix 可以在 Nginx 的基础上进行灵活扩展。Lua 语言具有简洁高效、易于学习和扩展的特点，开发人员可以方便地编写 Lua 脚本，实现各种自定义的功能，如流量控制、日志记录、安全检测、故障注入等插件，同时支持用户编写自定义插件来对数据面进行扩充。

基于etcd构建的原因

• 分布式配置管理：etcd 是一个高可用的分布式键值（key - value）存储系统，内部采用 raft 协议作为一致性算法，能够保证数据在分布式环境下的一致性和可靠性。Apisix 利用 etcd 来存储和同步网关的配置数据，管理员通过 admin API 或者 dashboard 对配置进行修改后，etcd 可以在毫秒级别内将配置变更通知到所有的数据面节点，确保整个集群的配置能够及时、一致地更新。
• 服务发现与注册：由于 Apisix 使用 etcd 作为配置中心，在与其他组件配合时非常方便，可以直接将 etcd 当作服务注册发现中心来使用，支持服务的注册和发现功能。当然，Apisix 同时也支持 Consul、Eureka、Nacos 等其他服务注册中心，以满足不同用户的需求。
• 配置灵活性与动态性：etcd 的 watch 机制允许客户端监控特定 key 的变化。在 Apisix 中，通过 etcd 的 watch 功能，各个节点可以实时感知配置的变化，并及时更新自身的配置，实现动态路由、动态插件配置等功能，无需手动重启或重新加载配置，大大提高了网关的灵活性和可管理性。

架构图示

架构分层解析

管理层：人机交互与配置入口

• Dashboard（可视化界面）

  • 提供图形化操作面板，支持路由、服务、插件的可视化配置
  • 集成监控看板，展示流量指标、错误率、插件运行状态等数据
  • 支持多租户权限管理和操作审计

• Admin API（管理接口）

  • 基于RESTful设计的API接口，支持配置的增删改查
  • 具备灰度发布能力，可按版本、权重控制配置发布范围
  • 支持Webhook回调，可与CI/CD流程集成实现自动化部署

控制层：配置管理与集群协调

• etcd集群（分布式配置中心）
  • 采用Raft共识算法保证配置强一致性，支持多节点高可用
  • 存储三类核心数据：
    • 路由规则（URI匹配规则、负载均衡策略）
    • 插件配置（限流策略、认证方式、日志格式）
    • 服务节点信息（上游服务IP:Port、健康检查状态）
  • 通过Watch机制实现配置变更的毫秒级推送，无需重启节点

数据面：请求处理与流量转发

• APISIX Core（请求处理引擎）

  • 基于OpenResty构建，采用多worker进程模型（每个worker独立处理请求）
  • 核心流程：
    1. 接收客户端请求并解析URI
    2. 根据etcd配置执行路由匹配
    3. 按顺序调用插件链处理请求
    4. 转发请求到上游服务并处理响应
  • 性能优势：单节点可支撑10万+并发连接，CPU多核利用率达90%以上

• Plugin System（插件系统）

  • 模块化设计，100+官方插件覆盖三大场景：
    • 流量治理（限流、熔断、重试、负载均衡）
    • 安全防护（JWT认证、IP黑白名单、SQL注入防护）
    • 可观测性（Prometheus监控、Skywalking追踪、Access Log记录）
  • 支持自定义插件开发，通过Lua脚本扩展功能，无需修改核心代码

说明：关于OpenRestry

（1）基于 Nginx 的事件驱动模型

• 多进程架构：
  • Master-Worker 模型：
    • Master 进程：负责读取配置、管理 Worker 进程（如启动、重启、优雅退出）。
    • Worker 进程：处理实际请求，多个 Worker 进程通过共享内存实现数据交换。
  • 异步非阻塞 I/O：
    • 每个 Worker 进程采用 epoll/kqueue 等事件驱动机制，单进程可处理数万并发连接。
    • 请求处理过程中不阻塞线程，而是通过回调函数处理响应。

（2）请求处理阶段：
Nginx 将请求处理分为多个阶段（Phase），OpenResty 可在这些阶段中插入 Lua 代码：

1. post-read：读取请求头后
2. server-rewrite：服务器级别重写
3. find-config：查找匹配的 location
4. rewrite：location 级别重写
5. access：访问控制（如权限验证）
6. content：内容生成（核心处理阶段）
7. log：日志记录

（3）LuaJIT 与 Nginx 的深度集成

• LuaJIT 引擎：

  • 即时编译（JIT）：将 Lua 代码编译为机器码，性能接近 C 语言。
  • 协程支持：Lua 协程（coroutine）实现轻量级线程，避免阻塞 Worker 进程。

• ngx_lua 模块：
  OpenResty 通过 ngx_lua 模块将 Lua 环境嵌入 Nginx，提供以下核心功能：

  • 请求上下文：通过 ngx 全局对象访问请求信息（如 ngx.var、ngx.req）。
  • 非阻塞 I/O：支持异步访问数据库、缓存（如 Redis、MySQL）。
  • 共享内存：通过 ngx.shared.DICT 实现 Worker 间数据共享。
  • 定时器：支持异步定时任务（如 ngx.timer.at）。