nginx之keepalive详解与其配置

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一、keepalive理解

什么是keepalive

keepalive是长连接的意思。客户端发起http请求前需要先与服务端建立TCP连接，每次TCP连接都需要三次握手来确定，三次交互不仅会增加消费时间，还会增加网络流量。http请求是请求应答式，如果能知道每个请求头与响应体的长度，就可以在一个连接上执行多个请求，这个就是所谓的长连接。

（注意：keepalive是tcp层长连接探活机制；keep-alive是应用层http协议使用，在其头部Connection字段中的一个值，只是代表客户端与服务之间需要保持长连接，可以理解为通过此字段来告诉nginx此连接需要维持长连接，处理完别直接关闭连接。）

如何确定请求头和响应体的长度？

1、请求头长度： 如果当前请求有body，Nginx需要客户端在请求头中指定content-length来表明body的大小，否则返回400。
2、响应体长度： 在http协议中响应body长度的确定
http1.0：①响应头中有content-length，content-length即为body长度。客服端依照这个长度接收数据，接收完了就表示请求完成。②响应头中没有content-length，客户端会一直接收数据，知道服务端主动断开，才表示body接收完了。
http1.1：①chunked传输，响应头中有Transfer-encoding，body为流式输出，body被分成多个块，每块的开始会标识出当前块的长度，此时body不需要通过长度指定。②非chunked传输，响应头中有content-length则按照content-length来接收数据，没有content-length，则客户端接收数据，知道服务器主动断开。

是否可使用长连接的条件是什么？

可知响应体长度的情况下，当服务器输出完body后可以考虑使用长连接。长连接的条件限制如下：

1. 客服端的请求头中的connection为close，则客户端要求不使用长连接。
2. 客户端的请求头中的connection为keep-alive，则客户端要求使用长连接。
3. 客户端的请求头中没有connection这个头，如果是http1.0协议默认为close，如果是http1.1协议默认为keep-alive。

keepalive时Nginx的等待时长是多少？

长连接时，Nginx在输出完响应体后，会设置当前连接的keepalive属性，然后等待客户端的下一次请求，同时也设置了一个最大等待时间，这个时间通过keepalive_timeout来配置，如果是0，则表示关掉长连接，此时不管客户端的connection值是什么都会强制设为close。

keepalive的优势是什么？

服务端确定是keepalive打开时，在响应的http头中也会有connection=Keep-Alive，否则为Close。如果connection值为colse，Nginx在响应完数据后就会关掉连接。所以对于请求量较大的Nginx来说，关掉keepalive最后会产生较多的time-wait状态的socket。当客户端的一次访问需要多次访问同一个server时，keepalive会大量减少time-wait的数量。

二、nginx的keepalive配置

nginx保持keepalive需做那些事情

1. client到nginx的连接是长连接
2. nginx到server的连接是长连接

nginx的文件配置

（1）配置TCP层keepalive探活机制的三个参数：

#情况1：
http {
server {
    listen 127.0.0.1:3306 so_keepalive=on;#开启keepalive探活，探测策略走系统默认}}#情况2：
http {
server {
    listen 127.0.0.1:3306 so_keepalive=7m:75s:9;#把空闲时长从系统默认的5分钟改为了7分钟}}

其中so_keepalive有如下选择配置：

so_keepalive=on|off|[keepidle]:[keepintvl]:[keepcnt]*   on: 开启，探测参数更加系统默认值
*   off: 关闭
*   keepidle: 连接空闲等待时间 
*   keepintvl: 发送探测报文间隔时间
*   keepcent: 探测报文重试次数

如果nginx未设置so_keepalive配置，则走系统默认的探活策略

（2）nginx与客户端（一般为浏览器、APP等）保持的长连接进行限制管理：

http {
    keepalive_timeout  120s 120s;
    keepalive_requests 100;}

keepalive_timeout timeout [header_timeout];

第一个参数：客户端连接在服务器端空闲状态下保持的超时值（默认75s）；值为0会禁用keep-alive，也就是说默认不启用长连接；第二个参数：响应的header域中设置“Keep-Alive: timeout=time”；告知浏览器对长连接的维持时间；官网介绍如下：

keepalive_requests number;

keepalive_requests：默认100，某个长连接连续处理请求次数限制，超过次数则该长连接被关闭；如果需要释放某个连接占用的内存，必须关闭该链接，内存不大的情况下，不建议开大该配置；在QPS较高的场景，则有必要加大这个参数；

（3）nginx与上游server保持长连接

http {
    upstream  BACKEND {
        server 127.0.0.1:8000;
        server 127.0.0.1:8001;
        server 127.0.0.1:8002;
        keepalive 300;//空闲连接数   
        keepalive_timeout  120s;//与上游空闲时间
        keepalive_requests 100;//与上游请求处理最大次数
    }
    server{
        listen 8080;
        location /{
            proxy_pass http://BACKEND;
            proxy_http_version 1.1;
            proxu_set_header Connection "";}}}

keepalive：限制nginx某个worker最多空闲连接数，此处不会限制worker与上游服务长连接的总数;
keepalive_timeout：nginx与上游长连接最大空闲时间，默认值为60s；
keepalive_requests：nginx与上游长连接最大交互请求的次数，默认值为100；

三、应用场景

什么时候使用？

明显的预知用户会在当前连接上有下一步操作
复用连接，有效减少握手次数，尤其是https建立一次连接开销会更大

什么时候不用？

访问内联资源一般用缓存，不需要keepalive
长时间的tcp连接容易导致系统资源无效占用

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