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Nginx反向代理时保持长连接

[日期:2019-08-12] 来源:Linux社区  作者:liuxia912 [字体: ]

【场景描述】

HTTP1.1之后,HTTP协议支持持久连接,也就是长连接,优点在于在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应,减少了建立和关闭连接的消耗和延迟。

如果我们使用了nginx去作为反向代理或者负载均衡,从客户端过来的长连接请求就会被转换成短连接发送给服务器端。

为了支持长连接,我们需要在nginx服务器上做一些配置。

【要求】

使用nginx时,想要做到长连接,我们必须做到以下两点:
1.从client到nginx是长连接
2.从nginx到server是长连接

对于客户端而言,nginx其实扮演着server的角色,反之,之于server,nginx就是一个client。

【保持和 Client 的长连接】

我们要想做到Client与Nginx之间保持长连接,需要:
1.Client发送过来的请求携带"keep-alive"header。
2.Nginx设置支持keep-alive

【HTTP配置】

默认情况下,nginx已经开启了对client连接的 keepalive 支持。对于特殊场景,可以调整相关参数。

http {

keepalive_timeout 120s;        #客户端链接超时时间。为0的时候禁用长连接。

keepalive_requests 10000;    #在一个长连接上可以服务的最大请求数目。

                                                  #当达到最大请求数目且所有已有请求结束后,连接被关闭。

                                                  #默认值为100

}
 

大多数情况下,keepalive_requests = 100也够用,但是对于 QPS 较高的场景,非常有必要加大这个参数,以避免出现大量连接被生成再抛弃的情况,减少TIME_WAIT。
 

QPS=10000 时,客户端每秒发送 10000 个请求 (通常建立有多个长连接),每个连接只能最多跑 100 次请求,意味着平均每秒钟就会有 100 个长连接因此被 nginx 关闭。

同样意味着为了保持 QPS,客户端不得不每秒中重新新建 100 个连接。

因此,如果用netstat命令看客户端机器,就会发现有大量的TIME_WAIT的socket连接 (即使此时keep alive已经在 Client 和 NGINX 之间生效)。

·【保持和Server的长连接】

想让Nginx和Server之间维持长连接,最朴素的设置如下:

 

 

http {

upstream backend {

  server 192.168.0.1:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;

  server 192.168.0.2:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;

  keepalive 300; // 这个很重要!

server {

listen 8080 default_server;

server_name "";

location / {

proxy_pass http://backend;

proxy_http_version 1.1;                        # 设置http版本为1.1

proxy_set_header Connection "";      # 设置Connection为长连接(默认为no)}

}

}

}
 

【upstream配置】

upstream中,有一个参数特别的重要,就是keepalive。

这个参数和之前http里面的 keepalive_timeout 不一样。

这个参数的含义是,连接池里面最大的空闲连接数量。

不理解?没关系,我们来举个例子:

场景:

有一个HTTP服务,作为upstream服务器接收请求,响应时间为100毫秒。

要求性能达到10000 QPS,我们需要在nginx与upstream服务器之间建立大概1000条HTTP请求。(1000/0.1s=10000)

最优情况:

假设请求非常的均匀平稳,每一个请求都是100ms,请求结束会被马上放入连接池并置为idle(空闲)状态。

我们以0.1s为单位:

1. 我们现在keepalive的值设置为10,每0.1s钟有1000个连接

2. 第0.1s的时候,我们一共有1000个请求收到并释放

3. 第0.2s的时候,我们又来了1000个请求,在0.2s结束的时候释放

请求和应答都比较均匀,0.1s释放的连接正好够用,不需要建立新连接,且连接池中没有idle状态的连接。

第一种情况:

应答非常平稳,但是请求不平稳的时候

4. 第0.3s的时候,我们只有500个请求收到,有500个请求因为网络延迟等原因没有进来

 这个时候,Nginx检测到连接池中有500个idle状态的连接,就直接关闭了(500-10)个连接

5. 第0.4s的时候,我们收到了1500个请求,但是现在池里面只有(500+10)个连接,所以Nginx不得不重新建立了(1500-510)个连接。

 如果在第4步的时候,没有关闭那490个连接的话,只需要重新建立500个连接。

第二种情况:

请求非常平稳,但是应答不平稳的时候

4. 第0.3s的时候,我们一共有1500个请求收到

 但是池里面只有1000个连接,这个时候,Nginx又创建了500个连接,一共1500个连接

5. 第0.3s的时候,第0.3s的连接全部被释放,我们收到了500个请求

Nginx检测到池里面有1000个idle状态的连接,所以不得不释放了(1000-10)个连接

造成连接数量反复震荡的一个推手,就是这个keepalive 这个最大空闲连接数。

上面的两种情况说的都是 keepalive 设置的不合理导致Nginx有多次释放与创建连接的过程,造成资源浪费。

keepalive 这个参数设置一定要小心,尤其是对于 QPS 要求比较高或者网络环境不稳定的场景,一般根据 QPS 值和 平均响应时间能大致推算出需要的长连接数量。

然后将keepalive设置为长连接数量的10%到30%。

【location配置】

 

 

http {

server {

location / {

proxy_pass http://backend;

proxy_http_version 1.1;                        # 设置http版本为1.1

proxy_set_header Connection "";      # 设置Connection为长连接(默认为no)

}

}

}
 

HTTP 协议中对长连接的支持是从 1.1 版本之后才有的,因此最好通过 proxy_http_version 指令设置为 1.1。

HTTP1.0不支持keepalive特性,当没有使用HTTP1.1的时候,后端服务会返回101错误,然后断开连接。

而 "Connection" header 可以选择被清理,这样即便是 Client 和 Nginx 之间是短连接,Nginx 和 upstream 之间也是可以开启长连接的。

【另外一种高级方式】

 

 

http {

map $http_upgrade $connection_upgrade {

default upgrade;

'' close;

upstream backend {

server 192.168.0.1:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;

server 192.168.0.2:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;

keepalive 300;

server {

listen 8080 default_server;

server_name "";

location / {

proxy_pass http://backend;

proxy_connect_timeout 15;      #与upstream server的连接超时时间(没有单位,最大不可以超过75s)

proxy_read_timeout 60s;          #nginx会等待多长时间来获得请求的响应

proxy_send_timeout 12s;          #发送请求给upstream服务器的超时时间 

proxy_http_version 1.1;

proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;

proxy_set_header Connection $connection_upgrade;

 }

}

}
 

http里面的map的作用是:

让转发到代理服务器的 "Connection" 头字段的值,取决于客户端请求头的 "Upgrade" 字段值。

如果 $http_upgrade没有匹配,那 "Connection" 头字段的值会是upgrade。

如果 $http_upgrade为空字符串的话,那 "Connection" 头字段的值会是 close。

【补充】

NGINX支持WebSocket。

对于NGINX将升级请求从客户端发送到后台服务器,必须明确设置Upgrade和Connection标题。

这也算是上面情况所非常常用的场景。

HTTP的Upgrade协议头机制用于将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接,Upgrade机制使用了Upgrade协议头和Connection协议头。

为了让Nginx可以将来自客户端的Upgrade请求发送到后端服务器,Upgrade和Connection的头信息必须被显式的设置。

【注意】

在nginx的配置文件中,如果当前模块中没有proxy_set_header的设置,则会从上级别继承配置。

继承顺序为:http, server, location。

如果在下一层使用proxy_set_header修改了header的值,则所有的header值都可能会发生变化,之前继承的所有配置将会被丢弃。

所以,尽量在同一个地方进行proxy_set_header,否则可能会有别的问题。

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