Nginx實戰系列之功能篇----後端節點健康檢查

時間 2019-11-30

原文原文鏈接

公司前一段對業務線上的nginx作了整理，重點就是對nginx上負載均衡器的後端節點作健康檢查。目前，nginx對後端節點健康檢查的方式主要有3種，這裏列出：html

一、ngx_http_proxy_module 模塊和ngx_http_upstream_module模塊（自帶）
    官網地址：http://nginx.org/cn/docs/http/ngx_http_proxy_module.html#proxy_next_upstream
二、nginx_upstream_check_module模塊
    官網網址：https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module
三、ngx_http_healthcheck_module模塊
    官網網址：http://wiki.nginx.org/NginxHttpHealthcheckModule

公司業務線上對後端節點的健康檢查是經過nginx_upstream_check_module模塊作的，這裏我將分別介紹這三種實現方式以及之間的差別性。 java

1、ngx_http_proxy_module 模塊和ngx_http_upstream_module模塊（自帶）mysql

嚴格來講，nginx自帶是沒有針對負載均衡後端節點的健康檢查的，可是能夠經過默認自帶的ngx_http_proxy_module 模塊和ngx_http_upstream_module模塊中的相關指令來完成當後端節點出現故障時，自動切換到健康節點來提供訪問。nginx

這裏列出這兩個模塊中相關的指令：git

ngx_http_proxy_module 模塊中的 proxy_connect_timeout 指令、proxy_read_timeout指令和proxy_next_upstream指令github

語法:	proxy_connect_timeout time;
默認值:	proxy_connect_timeout 60s;
上下文:	http, server, location

設置與後端服務器創建鏈接的超時時間。應該注意這個超時通常不可能大於75秒。sql

語法:	proxy_read_timeout time;
默認值:	proxy_read_timeout 60s;
上下文:	http, server, location

定義從後端服務器讀取響應的超時。此超時是指相鄰兩次讀操做之間的最長時間間隔，而不是整個響應傳輸完成的最長時間。若是後端服務器在超時時間段內沒有傳輸任何數據，鏈接將被關閉。json

語法:	proxy_next_upstream error | timeout | invalid_header | http_500 | http_502 | http_503 | http_504 |http_404 | off ...;
默認值:	proxy_next_upstream error timeout;
上下文:	http, server, location

指定在何種狀況下一個失敗的請求應該被髮送到下一臺後端服務器：後端

error      # 和後端服務器創建鏈接時，或者向後端服務器發送請求時，或者從後端服務器接收響應頭時，出現錯誤
timeout    # 和後端服務器創建鏈接時，或者向後端服務器發送請求時，或者從後端服務器接收響應頭時，出現超時
invalid_header  # 後端服務器返回空響應或者非法響應頭
http_500   # 後端服務器返回的響應狀態碼爲500
http_502   # 後端服務器返回的響應狀態碼爲502
http_503   # 後端服務器返回的響應狀態碼爲503
http_504   # 後端服務器返回的響應狀態碼爲504
http_404   # 後端服務器返回的響應狀態碼爲404
off        # 中止將請求發送給下一臺後端服務器

須要理解一點的是，只有在沒有向客戶端發送任何數據之前，將請求轉給下一臺後端服務器纔是可行的。也就是說，若是在傳輸響應到客戶端時出現錯誤或者超時，這類錯誤是不可能恢復的。api

範例以下：

http {
proxy_next_upstream http_502 http_504 http_404 error timeout invalid_header;
}

ngx_http_upstream_module模塊中的server指令

語法:	server address [parameters];
默認值:	—
上下文:	upstream

範例以下：

        upstream name {
                server 10.1.1.110:8080 max_fails=1 fail_timeout=10s;
                server 10.1.1.122:8080 max_fails=1 fail_timeout=10s;
        }

下面是每一個指令的介紹：

max_fails=number      # 設定Nginx與服務器通訊的嘗試失敗的次數。在fail_timeout參數定義的時間段內，若是失敗的次數達到此值，Nginx就認爲服務器不可用。在下一個fail_timeout時間段，服務器不會再被嘗試。 失敗的嘗試次數默認是1。設爲0就會中止統計嘗試次數，認爲服務器是一直可用的。 你能夠經過指令proxy_next_upstream、fastcgi_next_upstream和 memcached_next_upstream來配置什麼是失敗的嘗試。 默認配置時，http_404狀態不被認爲是失敗的嘗試。
fail_timeout=time       # 設定服務器被認爲不可用的時間段以及統計失敗嘗試次數的時間段。在這段時間中，服務器失敗次數達到指定的嘗試次數，服務器就被認爲不可用。默認狀況下，該超時時間是10秒。
       在實際應用當中，若是你後端應用是可以快速重啓的應用，好比nginx的話，自帶的模塊是能夠知足需求的。可是須要注意。若是後端有不健康節點，負載均衡器依然會先把該請求轉發給該不健康節點，而後再轉發給別的節點，這樣就會浪費一次轉發。
       但是，若是當後端應用重啓時，重啓操做須要好久才能完成的時候就會有可能拖死整個負載均衡器。此時，因爲沒法準確判斷節點健康狀態，致使請求handle住，出現假死狀態，最終整個負載均衡器上的全部節點都沒法正常響應請求。因爲公司的業務程序都是java開發的，所以後端主要是nginx集羣和tomcat集羣。因爲tomcat重啓應部署上面的業務不一樣，有些業務啓動初始化時間過長，就會致使上述現象的發生，所以不是很建議使用該模式。
       而且ngx_http_upstream_module模塊中的server指令中的max_fails參數設置值，也會和ngx_http_proxy_module 模塊中的的proxy_next_upstream指令設置起衝突。好比若是將max_fails設置爲0，則表明不對後端服務器進行健康檢查，這樣還會使fail_timeout參數失效（即不起做用）。此時，其實咱們能夠經過調節ngx_http_proxy_module 模塊中的 proxy_connect_timeout 指令、proxy_read_timeout指令，經過將他們的值調低來發現不健康節點，進而將請求往健康節點轉移。
       以上就是nginx自帶的兩個和後端健康檢查相關的模塊。

2、nginx_upstream_check_module模塊

除了自帶的上述模塊，還有一個更專業的模塊，來專門提供負載均衡器內節點的健康檢查的。這個就是淘寶技術團隊開發的 nginx 模塊 nginx_upstream_check_module，經過它能夠用來檢測後端 realserver 的健康狀態。若是後端 realserver 不可用，則因此的請求就不會轉發到該節點上。

在淘寶本身的 tengine 上是自帶了該模塊的，你們能夠訪問淘寶tengine的官網來獲取該版本的nginx，官方地址：http://tengine.taobao.org/。

若是咱們沒有使用淘寶的 tengine 的話，能夠經過補丁的方式來添加該模塊到咱們本身的 nginx 中。咱們業務線上就是採用該方式進行添加的。

下面是部署流程！

一、下載nginx_upstream_check_module模塊

[root@localhost ~]# cd /usr/local/src
wget https://codeload.github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/zip/master
unzip master
[root@localhost /usr/local/src]# ll -d nginx_upstream_check_module-master
drwxr-xr-x. 6 root root 4096 Dec  1 02:28 nginx_upstream_check_module-master

二、爲nginx打補丁

[root@localhost /usr/local/src]# cd nginx-1.6.0 # 進入nginx的源碼目錄
[root@localhost nginx-1.6.0]# patch -p1 < ../nginx_upstream_check_module-master/check_1.5.12+.patch
[root@localhost nginx-1.6.0]# ./configure --user=nginx --group=nginx --prefix=/usr/local/nginx-1.6.0 --with-http_ssl_module --with-openssl=/usr/local/src/openssl-0.9.8q --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.32 --add-module=/usr/local/src/nginx_concat_module/ --add-module=../nginx_upstream_check_module-master/
make (注意：此處只make，編譯參數須要和以前的同樣)
[root@localhost nginx-1.6.0]# mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx-1.6.0.bak
[root@localhost nginx-1.6.0]# cp ./objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
[root@localhost nginx-1.6.0]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t  # 檢查下是否有問題
[root@localhost nginx-1.6.0]# kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`

三、在nginx.conf配置文件裏面的upstream加入健康檢查，以下：

upstream name {
       server 192.168.0.21:80;
       server 192.168.0.22:80;
       check interval=3000 rise=2 fall=5 timeout=1000 type=http;
       
}

上面配置的意思是，對name這個負載均衡條目中的全部節點，每一個3秒檢測一次，請求2次正常則標記 realserver狀態爲up，若是檢測 5 次都失敗，則標記 realserver的狀態爲down，超時時間爲1秒。

這裏列出nginx_upstream_check_module模塊所支持的指令意思：

Syntax: check interval=milliseconds [fall=count] [rise=count] [timeout=milliseconds] [default_down=true|false] [type=tcp|http|ssl_hello|mysql|ajp] [port=check_port]
Default: 若是沒有配置參數，默認值是：interval=30000 fall=5 rise=2 timeout=1000 default_down=true type=tcp
Context: upstream

該指令能夠打開後端服務器的健康檢查功能。

指令後面的參數意義是：

    - interval：向後端發送的健康檢查包的間隔。
    - fall(fall_count): 若是連續失敗次數達到fall_count，服務器就被認爲是down。
    - rise(rise_count): 若是連續成功次數達到rise_count，服務器就被認爲是up。
    - timeout: 後端健康請求的超時時間。
    - default_down: 設定初始時服務器的狀態，若是是true，就說明默認是down的，若是是false，就是up的。默認值是true，也就是一開始服務器認爲是不可用，要等健康檢查包達到必定成功次數之後纔會被認爲是健康的。
    - type：健康檢查包的類型，如今支持如下多種類型
        - tcp：簡單的tcp鏈接，若是鏈接成功，就說明後端正常。
        - ssl_hello：發送一個初始的SSL hello包並接受服務器的SSL hello包。
        - http：發送HTTP請求，經過後端的回覆包的狀態來判斷後端是否存活。
        - mysql: 向mysql服務器鏈接，經過接收服務器的greeting包來判斷後端是否存活。
        - ajp：向後端發送AJP協議的Cping包，經過接收Cpong包來判斷後端是否存活。
    - port: 指定後端服務器的檢查端口。你能夠指定不一樣於真實服務的後端服務器的端口，好比後端提供的是443端口的應用，你能夠去檢查80端口的狀態來判斷後端健康情況。默認是0，表示跟後端server提供真實服務的端口同樣。該選項出現於Tengine-1.4.0。

Syntax: check_keepalive_requests request_num
Default: 1
Context: upstream

該指令能夠配置一個鏈接發送的請求數，其默認值爲1，表示Tengine完成1次請求後即關閉鏈接。

Syntax: check_http_send http_packet
Default: "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n"
Context: upstream

該指令能夠配置http健康檢查包發送的請求內容。爲了減小傳輸數據量，推薦採用"HEAD"方法。

當採用長鏈接進行健康檢查時，需在該指令中添加keep-alive請求頭，如："HEAD / HTTP/1.1\r\nConnection: keep-alive\r\n\r\n"。同時，在採用"GET"方法的狀況下，請求uri的size不宜過大，確保能夠在1個interval內傳輸完成，不然會被健康檢查模塊視爲後端服務器或網絡異常。

Syntax: check_http_expect_alive [ http_2xx | http_3xx | http_4xx | http_5xx ]
Default: http_2xx | http_3xx
Context: upstream

該指令指定HTTP回覆的成功狀態，默認認爲2XX和3XX的狀態是健康的。

Syntax: check_shm_size size
Default: 1M
Context: http

全部的後端服務器健康檢查狀態都存於共享內存中，該指令能夠設置共享內存的大小。默認是1M，若是你有1千臺以上的服務器並在配置的時候出現了錯誤，就可能須要擴大該內存的大小。

Syntax: check_status [html|csv|json]
Default: check_status html
Context: location

顯示服務器的健康狀態頁面。該指令須要在http塊中配置。

在Tengine-1.4.0之後，你能夠配置顯示頁面的格式。支持的格式有: html、csv、 json。默認類型是html。

你也能夠經過請求的參數來指定格式，假設‘/status’是你狀態頁面的URL， format參數改變頁面的格式，好比：

/status?format=html
/status?format=csv
/status?format=json

同時你也能夠經過status參數來獲取相同服務器狀態的列表，好比：

/status?format=html&status=down
/status?format=csv&status=up

下面是一個狀態也配置的範例：

http {
      server {
            location /nstatus {
                   check_status;
                   access_log off;
                   #allow IP;
                   #deny all;
            }
      }
}

配置完畢後，重啓nginx。此時經過訪問定義好的路徑，就能夠看到當前 realserver 實時的健康狀態啦。效果以下圖：
realserver 都正常的狀態：

一臺 realserver 故障的狀態：

OK，以上nginx_upstream_check_module模塊的相關信息，更多的信息你們能夠去該模塊的淘寶tengine頁面和github上該項目頁面去查看，下面是訪問地址：

http://tengine.taobao.org/document_cn/http_upstream_check_cn.html

https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module

在生產環境的實施應用中，須要注意的有 2 點：

一、主要定義好type。因爲默認的type是tcp類型，所以假設你服務啓動，不論是否初始化完畢，它的端口都會起來，因此此時前段負載均衡器爲認爲該服務已經可用，實際上是不可用狀態。

二、注意check_http_send值的設定。因爲它的默認值是"GET / HTTP/1.0\r\n\r\n"。假設你的應用是經過http://ip/name訪問的，那麼這裏你的check_http_send值就須要更改成"GET /name HTTP/1.0\r\n\r\n"才能夠。針對採用長鏈接進行檢查的，這裏增長keep-alive請求頭，即"HEAD /name HTTP/1.1\r\nConnection: keep-alive\r\n\r\n"。若是你後端的tomcat是基於域名的多虛擬機，此時你須要經過check_http_send定義host，否則每次訪問都是失敗，範例：check_http_send "GET /mobileapi HTTP/1.0\r\n HOST www.redhat.sx\r\n\r\n";

3、ngx_http_healthcheck_module模塊

除了上面兩個模塊，nginx官方在早期的時候還提供了一個 ngx_http_healthcheck_module 模塊用來進行nginx後端節點的健康檢查。nginx_upstream_check_module模塊就是參照該模塊的設計理念進行開發的，所以在使用和效果上都大同小異。可是須要注意的是，ngx_http_healthcheck_module 模塊僅僅支持nginx的1.0.0版本，1.1.0版本之後都不支持了！所以，對於目前常見的生產環境上都不會去用了，這裏僅僅留個記念，給你們介紹下這個模塊！

具體的使用方法，這裏能夠貼出幾篇靠譜的博文地址以及官方地址：

http://wiki.nginx.org/HttpHealthcheckModule

https://github.com/cep21/healthcheck_nginx_upstreams/blob/master/README

OK！

以上就是本文的內容，但願可以對51博友有所幫助！