NGINX 四层共享内存区同步模块实战 `ngx_stream_zone_sync_module`

一、模块定位与依赖

  • 模块名称ngx_stream_zone_sync_module

  • NGINX 版本 :≥ 1.13.8

  • 版本类型:商业订阅版(NGINX Plus 或企业版)

  • 功能定位

    • 在同一集群中,多节点间 双向推送 /拉取共享内存区(zone)数据
    • 支持 HTTP sticky session、流量控制Key-Value 等多种 zone 类型
    • 无需外部数据库、消息队列,节点间直接建立 TCP/SSL 连接完成数据同步

二、核心指令与参数

所有配置均写在 stream { server { ... } }stream { ... } 全局块中。

指令 含义
zone_sync; 启用当前 server 对已声明的 zone 进行同步
zone_sync_server <addr> [resolve]; 声明一个集群节点地址,可动态(resolve)或静态方式定义
zone_sync_interval <time>; 同步轮询间隔,默认 1s
zone_sync_connect_timeout <time>; 与节点建立连接超时,默认 5s
zone_sync_connect_retry_interval <time>; 连接重试间隔,默认 1s
zone_sync_timeout <time>; 同步读写超时,默认 5s
zone_sync_buffers <num> <size>; 推送缓冲区数量及大小,默认 `8 × (4K 8K)`
zone_sync_recv_buffer_size <size>; 接收缓冲区大小,默认 zone_sync_buffers 总和
SSL 相关
`zone_sync_ssl on off;` 是否启用 TLS 加密同步,默认 off
zone_sync_ssl_certificate 同步时用于客户端验证的证书文件
zone_sync_ssl_certificate_key 同步时用于客户端私钥文件
zone_sync_ssl_trusted_certificate 同步时验证对端证书的根/中间 CA
zone_sync_ssl_name <name>; 指定用于 SNI 与证书验证的主机名(1.15.7+)
其他 SSL 参数 zone_sync_ssl_cipherszone_sync_ssl_protocolszone_sync_ssl_conf_commandzone_sync_ssl_crlzone_sync_ssl_password_filezone_sync_ssl_verifyzone_sync_ssl_verify_depth

三、最小可运行示例

3.1 HTTP Sticky Session 同步

nginx 复制代码
http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com:8080;
        server backend2.example.com:8081;

        sticky   learn
                 create=$upstream_cookie_examplecookie
                 lookup=$cookie_examplecookie
                 zone=client_sessions:1m sync;  # "sync" 开启 zone 同步
    }
}

3.2 Stream 模块同步集群状态

nginx 复制代码
stream {
    server {
        zone_sync;                       # 启用当前 server zone 同步
        listen 127.0.0.1:12345;

        # 静态声明集群两节点
        zone_sync_server a.example.com:12345;
        zone_sync_server b.example.com:12345;
    }
}

四、SSL 安全同步配置

在生产环境,推荐对同步通道启用 TLS 加密,防止中间人篡改或窃听:

nginx 复制代码
stream {
    resolver 127.0.0.1 valid=10s;  # 若使用域名动态解析

    server {
        listen 127.0.0.1:4433 ssl;
        zone_sync;

        # 集群 DNS 名称解析为多节点
        zone_sync_server cluster.example.com:12345 resolve;

        # TLS 证书 & 私钥
        ssl_certificate     /etc/nginx/ssl/node.crt;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/node.key;

        zone_sync_ssl on;  # 开启同步加密

        # 自定义 SNI 与验证
        zone_sync_ssl_name cluster.example.com;
        zone_sync_ssl_trusted_certificate /etc/nginx/ssl/ca.pem;
        zone_sync_ssl_verify on;
        zone_sync_ssl_verify_depth 2;
    }
}

五、同步流程与性能优化

  1. 轮询 & 推送

    • 每隔 zone_sync_interval 轮询本地 zone 差异
    • 利用 zone_sync_buffers 缓冲打包并逐台节点推送
  2. 连接管理

    • 建立到每个节点的长连接(可缓存,超时由 zone_sync_timeout 控制)
    • 失败重连由 zone_sync_connect_retry_intervalzone_sync_connect_timeout 控制
  3. 缓冲调优

    • 确保单个缓冲区能容纳该 zone 中最大单条数据
    • 接收缓冲区 zone_sync_recv_buffer_size ≥ 推送缓冲区总和,避免包断裂
  4. 并行度控制

    • 可通过多 server 块或多 zone 独立配置,实现分区并行同步
    • 同步带宽与 CPU 使用可监控评估,必要时调整 interval 与缓冲大小

六、API 监控与集群节点管理

商业版提供 HTTP API /stream/zone_sync/ 端点,可查询:

  • 各节点连接状态(UP/DOWN)
  • 同步延迟最新轮询时刻
  • 缓冲区使用错误统计

节点增删流程

  • 新增节点

    1. DNS 添入新节点 IP 或在配置中加入新 zone_sync_server
    2. 启动新实例,自动从已有节点拉取完整 zone 数据;
    3. 所有节点动态发现并开始双向同步。
  • 移除节点

    1. 从 DNS 或配置中删除该节点;
    2. 其他节点检测不到后断开连接,完成剩余同步;
    3. 安全终止该实例(QUIT 信号),无需中断其他节点。

七、小结

ngx_stream_zone_sync_module 让 NGINX 在四层集群场景下,零开发成本 地实现共享内存区的实时分发与双向同步。配合 SSL 加密、自动 DNS 解析与 API 监控,可构建出高可用、低运维成本的多活集群架构。若需承载灰度标记、会话粘滞、流量削峰等能力,请立即在商业版中启用该模块,迈向真正的"数据一致性与服务高可用"新境界!

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