37. 干货系列从零用Rust编写负载均衡及代理，负载均衡中try_files实现

Posted on by hackdl

wmproxy

wmproxy已用Rust实现http/https代理, socks5代理, 反向代理, 静态文件服务器，四层TCP/UDP转发，七层负载均衡，内网穿透，后续将实现websocket代理等，会将实现过程分享出来，感兴趣的可以一起造个轮子

项目地址

国内: https://gitee.com/tickbh/wmproxy

github: https://github.com/tickbh/wmproxy

nginx中的try_files

  • 语法：try_files file … uri;或 try_files file … = code;
  • 作用域：server location
    • 首先：按照指定的顺序检查文件是否存在，并使用第一个找到的文件进行请求处理
    • 其次：处理是在当前上下文中执行的。根据 root 和 alias 指令从 file 参数构造文件路径。
    • 然后：可以通过在名称末尾指定一个斜杠来检查目录的存在，例如"$uri/"。
    • 最后：如果没有找到任何文件，则进行内部重定向到最后一个参数中指定的 uri。

注：只有最后一个参数可以引起一个内部重定向，之前的参数只设置内部的 URL 的指向。最后一个参数是回退 URL 且必须存在，否则会出现内部 500 错误。命名的 location 也可以使用在最后一个参数中。

应用场景

1、前端路由处理：

location / {
    try_files $uri $uri/ /index.html;
    # $uri指请求的uri路径，$uri/表示请求的uri路径加上一个/，例如访问example.com/path，则会依次尝试访问/path,/path/index.html,/index.html
    # /index.html表示如果仍未匹配到则重定向到index.html
}

这种场景多用于单页应用，例如vue.js等前端框架的路由管理。当用户在浏览器中访问一个非根路径的路径时，由于这些路径都是由前端路由管理的，nginx无法直接返回正确的静态文件，因此需要将请求重定向到统一的路径，这里是/index.html，由前端路由控制页面的展示。
2、图片服务器：

location /images/ {
  root /data/www;
  error_page 404 = /fetch_image.php;
  try_files $uri $uri/ =404;
}
location /fetch_image.php {
  fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
  set $path_info "";
  fastcgi_param PATH_INFO $path_info;
  fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /scripts/fetch_image.php;
  include fastcgi_params;
}

这种场景多用于图片服务器，当用户访问图片时，先尝试在本地文件系统中查找是否有该文件，如果找到就返回；如果没有找到则会转发到fetch_image.php进行处理，从远程资源服务器拉取图片并返回给用户。

实现方案

当前nginx方案的实现，是基于文件的重试，也就是所谓的伪静态，如果跨目录的服务器就很麻烦了，比如：

location /images/ {
  root /data/upload;
  try_files $uri $uri/ =404;
}
location /images2/ {
  root /data/www;
  try_files $uri $uri/ =404;
}

上面的我们无法同时索引两个目录下的结构。即我假设我访问/images/logo.png无法同时查找/data/upload/logo.png及/data/www/logo.png是否存在。

当前实现方案从try_files变成try_paths也就是当碰到该选项时，将当前的几个访问地址重新进入路由

例：

[[http.server.location]]
rate_limit = "4m/s"
rule = "/root/logo.png"
file_server = { browse = true }
proxy_pass = ""
try_paths = "/data/upload/logo.png /data/www/logo.png  /root/README.md"

[[http.server.location]]
rule = "/data/upload"
file_server = { browse = true }

[[http.server.location]]
rule = "/data/www"
file_server = { browse = true }

除非碰到返回100或者200状态码的，否则将执行到最后一个匹配路由。

源码实现

    1. 要能循环遍历路由
    1. 当try_paths时要避免递归死循环
    1. 当try_paths时可能会调用自己本身，需要能重复调用

以下主要源码均在reverse/http.rs

  • 实现循环
    主要的处理函数为deal_match_location，函数的参数为
#[async_recursion]
async fn deal_match_location(
    req: &mut Request,
    // 缓存客户端请求
    cache: &mut HashMap>, Receiver>>),
    >,
    // 该Server的配置选项
    server: Arc,
    // 已处理的匹配路由
    deals: &mut HashSet,
    // 已处理的TryPath匹配路由
    try_deals: &mut HashSet,
) -> ProtResult>

当前在Rust中的异步递归会报如下错误

recursion in an `async fn` requires boxing
a recursive `async fn` must be rewritten to return a boxed `dyn Future`
consider using the `async_recursion` crate: https://crates.io/crates/async_recursion

所以需要添加#[async_recursion]或者改成Box返回。

参数其中多定义了两组HashSet用来存储已处理的路由及已处理的TryPath路由。

将循环获取合适的location，如果未找到直接返回503错误。

let path = req.path().clone();
let mut l = None;
let mut now = usize::MAX;
for idx in 0..server.l服务器托管网ocation.len() {
    if deals.contains(&idx) {
        continue;
    }
    if server.location[idx].is_match_rule(&path, req.method()) {
        l = Some(&server.location[idx]);
        now = idx;
        break;
    }
}
if l.is_none() {
    return Ok(Response::status503()
        .body("unknow location to deal")
        .unwrap()
        .into_type());
}

当该路由存在try_paths的情况时：

// 判定该try是否处理过, 防止死循环
if !try_deals.contains(&now) && l.try_paths.is_some() {
    let try_paths = l.try_paths.as_ref().unwrap();
    try_deals.insert(now);
    let ori_path = req.path().clone();
    for val in try_paths.list.iter() {
        deals.clear();
        // 重写path好方便做数据格式化
        req.set_path(ori_path.clone());
        let new_path = Helper::format_req(req, &**val);
        // 重写path好方便后续处理无感
        req.set_path(new_path);
        if let Ok(res) = Self::deal_match_location(
            req,
            cache,
            server.clone(),
            deals,
            try_deals,
        )
        .await
        {
            if !res.status().is_client_error() && !res.status().is_server_error() {
                return Ok(res);
            }
        }
    }
    return Ok(Response::builder()
        .status(try_paths.fail_status)
        .body("not valid to try")
        .unwrap()
        .into_type());
}

其中会将req中的path进行格式化的重写以方便处理：

// 重写path好方便做数据格式化
req.set_path(ori_path.clone());
let new_path = Helper::format_req(req, &**val);
// 重写path好方便后续处理无感
req.set_path(new_path);

如果不存在try_paths将正常的按照路由的处理逻辑，该文件服务器或者反向代理，并标记该路由已处理。

deals.insert(now);
let clone = l.clone_only_hash();
if cache.contains_key(&clone) {
    let mut cache_client = cache.remove(&clone).unwrap();
    if !cache_client.0.is_closed() {
        println!("do req data by cache");
        let _send = cache_client.0.send(req.replace_clone(Body::empty())).await;
        match cache_client.1.recv().await {
            Some(res) => {
                if res.is_ok() {
                    log::trace!("cache client receive response");
                    cache.insert(clone, cache_client);
                }
                return res;
            }
            None => {
                log::trace!("cache client close response");
                return Ok(Response::status503()
                    .body("already lose connection")
                    .unwrap()
                    .into_type());
            }
        }
    }
} else {
    log::trace!("do req data by new");
    let (res, sender, receiver) = l.deal_request(req).await?;
    if sender.is_some() && receiver.is_some() {
        cache.insert(clone, (sender.unwrap(), receiver.unwrap()));
    }
    return Ok(res);
}

小结

try_files在ng服务器托管网inx中提供了更多的可能，也方便了伪静态文件服务器的处理。我们在其中的基础上稍微改造成try_paths来适应处理提供多路由映射的可能性。

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