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Nginx中HTTP的keepalive怎麼配置

May 12, 2023 am 11:28 AM
http nginx keepalive

http keepalive
在http早期 ,每個http請求都要求開啟一個tpc socket連接,並且使用一次之後就斷開這個tcp連接。使用keep-alive可以改善這種狀態,即在一次tcp連線中可以持續發送多份資料而不會 中斷連線。透過使用keep-alive機制,可以減少tcp連接建立次數,也意味著可以減少time_wait狀態連接,以此提高性能和提高httpd 伺服器的吞吐率(更少的tcp連接意味著更少的系統內核呼叫,socket的accept()和close()呼叫)。但是,keep-alive並不是 免費的午餐,長時間的tcp連接容易導致系統資源無效佔用。配置不當的keep-alive,有時比重複利用連接帶來的損失更大。所以,正確地設定 keep-alive timeout時間非常重要。
keepalvie timeout
httpd守護進程,一般都提供了keep-alive timeout時間設定參數。例如nginx的keepalive_timeout,和apache的keepalivetimeout。這個 keepalive_timout時間值表示:一個http產生的tcp連線在傳送完最後一個回應後,還需要hold住 keepalive_timeout秒後,才開始關閉這個連線。當httpd守護程式發送完一個回應後,理應馬上主動關閉相應的tcp連接,設定keepalive_timeout後,httpd守護程式會想說:「再等等吧,看看瀏覽器還有沒有請求過來」,這一等,便是keepalive_timeout時間。如果守護程式在這個等待的時間裡,一直沒有收到瀏覽發過來http請求,則關閉這個http連線。
我寫了一個腳本,方便測試

<?php
sleep(60); //为了便于分析测试,会根据测试进行调整
echo "www.jb51.net";
?>
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1.當keepalive_timeout時間為0時,即不啟用keep-alive時,一個tcp連接的生命週期

#
#tcpdump -n host 218.1.57.236 and port 80
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20:36:50.792731 ip 218.1.57.236.43052 > 222.73.211.215.http: s 1520902589:1520902589(0) win 65535
20:36:50.792798 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.43052: s 290378256:290378256(0) ack 1520902590 win 5840
20:36:50.801629 ip 218.1.57.236.43052 > 222.73.211.215.http: . ack 1 win 3276820:36:50.801838 ip 218.1.57.236.43052 > 222.73.211.215.http: p 1:797(796) ack 1 win 32768
20:36:50.801843 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.43052: . ack 797 win 5920:37:50.803230 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.43052: p 1:287(286) ack 797 win 59
20:37:50.803289 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.43052: f 287:287(0) ack 797 win 59
20:37:50.893396 ip 218.1.57.236.43052 > 222.73.211.215.http: . ack 288 win 32625
20:37:50.894249 ip 218.1.57.236.43052 > 222.73.211.215.http: f 797:797(0) ack 288 win 32625
20:37:50.894252 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.43052: . ack 798 win 59
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第1~3行建立tcp三次握手,建立連線。用時8898μs
第4~5行透過建立的連線發送第一個http請求,服務端確認收到請求。用時5μs
第5~6行,可以知道腳本執行用時60s1387μs,與php腳本相符。
第6、8行服務端發送http回應。發送回應用時90166μs。
第7行,表示由服務端守護程式主動關閉連線。結合第6、8行,說明http回應一旦發送完畢,服務端馬上關閉這個tcp連接
第7、9、10說明tcp連接順序關閉,用時90963μs。需要注意,這裡socket資源並沒有立即釋放,需要等待2msl時間(60s)後才被真正釋放。
由此可見,在沒有設定 keepalive_timeout情況下,一個socket資源從建立到真正釋放需要經過的時間是:建立tcp連接 傳送http請求 php腳本執行 傳送http回應 關閉tcp連線 2msl 。 (註:這裡的時間只能做參考,具體的時間主要由網路頻寬,和回應大小而定)
2.當keepalive_timeout時間大於0時,即啟用keep-alive時,一個tcp連接的生命週期。為了方便分析,我們將keepalive_timeout設定為300s

#tcpdump -n host 218.1.57.236 and port 80
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21:38:05.471129 ip 218.1.57.236.54049 > 222.73.211.215.http: s 1669618600:1669618600(0) win 65535
21:38:05.471140 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.54049: s 4166993862:4166993862(0) ack 1669618601 win 5840
21:38:05.481731 ip 218.1.57.236.54049 > 222.73.211.215.http: . ack 1 win 32768
21:38:05.481976 ip 218.1.57.236.54049 > 222.73.211.215.http: p 1:797(796) ack 1 win 32768
21:38:05.481985 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.54049: . ack 797 win 59
21:38:07.483626 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.54049: p 1:326(325) ack 797 win 59
21:38:07.747614 ip 218.1.57.236.54049 > 222.73.211.215.http: . ack 326 win 32605
21:43:07.448454 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.54049: f 326:326(0) ack 797 win 59
21:43:07.560316 ip 218.1.57.236.54049 > 222.73.211.215.http: . ack 327 win 32605
21:43:11.759102 ip 218.1.57.236.54049 > 222.73.211.215.http: f 797:797(0) ack 327 win 32605
21:43:11.759111 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.54049: . ack 798 win 59
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我們先看一下,第6~8行,和上次範例不一樣的是,服務端httpd守護程式發完回應後,沒有立即主動關閉tcp連線。
第8行,結合第6行,我們可以看到,5分鐘(300s)後,服務端主動關閉這個tcp連線。這個時間,正是我們設定的keepalive_timeout的時間。
由此可見,設定了keepalive_timout時間情況下,一個socket建立到釋放需要的時間是多了keepalive_timeout時間。
3.當keepalive_timeout時間大於0,並且在同一個tcp連線發送多個http回應。這裡為了方便分析,我們將keepalive_timeout設定為180s
通過這個測試,我們想弄清楚,keepalive_timeout是從第一個回應結束開啟計時,還是最後一個回應結束開啟計時。測試結果證實是後者,在這裡,我們每隔120s發一次請求,透過一個tcp連線發送了3個請求。

# tcpdump -n host 218.1.57.236 and port 80
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22:43:57.102448 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: s 4009392741:4009392741(0) win 65535
22:43:57.102527 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: s 4036426778:4036426778(0) ack 4009392742 win 5840
22:43:57.111337 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: . ack 1 win 3276822:43:57.111522 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: p 1:797(796) ack 1 win 32768
22:43:57.111530 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: . ack 797 win 59
22:43:59.114663 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: p 1:326(325) ack 797 win 59
22:43:59.350143 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: . ack 326 win 3260522:45:59.226102 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: p 1593:2389(796) ack 650 win 32443
22:45:59.226109 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: . ack 2389 win 83
22:46:01.227187 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: p 650:974(324) ack 2389 win 83
22:46:01.450364 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: . ack 974 win 3228122:47:57.377707 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: p 3185:3981(796) ack 1298 win 32119
22:47:57.377714 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: . ack 3981 win 108
22:47:59.379496 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: p 1298:1622(324) ack 3981 win 108
22:47:59.628964 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: . ack 1622 win 3276822:50:59.358537 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: f 1622:1622(0) ack 3981 win 108
22:50:59.367911 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: . ack 1623 win 32768
22:50:59.686527 ip 218.1.57.236.49955 > 222.73.211.215.http: f 3981:3981(0) ack 1623 win 32768
22:50:59.686531 ip 222.73.211.215.http > 218.1.57.236.49955: . ack 3982 win 108
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第一组,三个ip包表示tcp三次握手建立连接,由浏览器建立。
第二组,发送第一次http请求并且得到响应,服务端守护进程输出响应之后,并没马上主动关闭tcp连接。而是启动keepalive_timout计时。
第三组,2分钟后,发送第二次http请求并且得到响应,同样服务端守护进程也没有马上主动关闭tcp连接,重新启动keepalive_timout计时。
第四组,又2分钟后,发送了第三次http请求并且得到响应。服务器守护进程依然没有主动关地闭tcp连接(距第一次http响应有4分钟了,大于keepalive_timeout值),而是重新启动了keepalive_timout计时。
第五组,跟最后一个响应keepalive_timeout(180s)内,守护进程再没有收到请求。计时结束,服务端守护进程主动关闭连接。4次挥手后,服务端进入time_wait状态。
这说明,当设定了keepalive_timeout,一个socket由建立到释放,需要时间是:tcp建立 + (最后一个响应时间 – 第一个请求时间) + tcp关闭 + 2msl。红色加粗表示每一次请求发送时间、每一次请求脚本执行时间、每一次响应发送时间,还有两两请求相隔时间。进一步测试,正在关闭或者 time_wait状态的tcp连接,不能传输http请求和响应。即,当一个连接结束keepalive_timeout计时,服务端守护进程发送第一 个fin标志ip包后,该连接不能再使用了。
http keep-alive与tcp keep-alive
http keep-alive与tcp keep-alive,不是同一回事,意图不一样。http keep-alive是为了让tcp活得更久一点,以便在同一个连接上传送多个http,提高socket的效率。而tcp keep-alive是tcp的一种检测tcp连接状况的保鲜机制。tcp keep-alive保鲜定时器,支持三个系统内核配置参数:

echo 1800 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
echo 15 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl
echo 5 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes
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keepalive是tcp保鲜定时器,当网络两端建立了tcp连接之后,闲置idle(双方没有任何数据流发送往来)了 tcp_keepalive_time后,服务器内核就会尝试向客户端发 送侦测包,来判断tcp连接状况(有可能客户端崩溃、强制关闭了应用、主机不可达等等)。如果没有收到对方的回答(ack包),则会在 tcp_keepalive_intvl后再次尝试发送侦测包,直到收到对对方的ack,如果一直没有收到对方的ack,一共会尝试 tcp_keepalive_probes次,每次的间隔时间在这里分别是15s, 30s, 45s, 60s, 75s。如果尝试tcp_keepalive_probes,依然没有收到对方的ack包,则会丢弃该tcp连接。tcp连接默认闲置时间是2小时,一般 设置为30分钟足够了。也就是说,仅当nginx的keepalive_timeout值设置高于tcp_keepalive_time,并且距此tcp连接传输的最后一 个http响应,经过了tcp_keepalive_time时间之后,操作系统才会发送侦测包来决定是否要丢弃这个tcp连接。一般不会出现这种情况, 除非你需要这样做。
keep-alive与time_wait
使用http keep-alvie,可以减少服务端time_wait数量(因为由服务端httpd守护进程主动关闭连接)。道理很简单,相较而言,启用keep-alive,建立的tcp连接更少了,自然要被关闭的tcp连接也相应更少了。

以上是Nginx中HTTP的keepalive怎麼配置的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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