【Spring Cloud系统】- 轻量级高可用工具Keepalive详解

一、概述

Keepalive是Linux下一个轻量级高可用解决方案。高可用（High Avaliability简称HA）就是主机的冗余和接管。

基本功能：心跳检测、资源接管、检测集群中的服务，在集群结点共享IP地址的所有者。

Keepalive主要是通过路由冗余来实现高可用功能，配置简单，只需要一个配置文件即可完成。

Keepalive起初是为 LVS（Liunx Virtual Server虚拟的服务器集群负载均衡系统）设计的，专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态，它根据TCP/IP参考模型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态，如果某个服务器节点出现异常，或者工作出现故障，Keepalived将检测到，并将出现的故障的服务器节点从集群系统中剔除，这些工作全部是自动完成的，不需要人工干涉，需要人工完成的只是修复出现故障的服务节点。

二、Keepalive分类

KeepAlive 分为TCP的 KeepAlive 和 HTTP的 Keep-Alive，两者是完全不同的概念，不能混为一谈。

2.1 TCP的keepalive

• 侧重在保持客户端和服务端的连接，一方会不定期发送心跳包给另一方，当一方挂掉的时候，没有挂掉的一方会定时发送几次心跳包，如果间隔发送几次，对方都返回的是RST，而不是ACK，那么就释放当前链接。
• TCP的keepalive 就是查看客户端和服务端是否都在线，当有一方不在线的时候就释放连接。防止连接一直没有释放，造成服务器资源浪费。

2.2 HTTP的keep-alive

普通的http连接是客户端连接上服务端，然后结束请求后，由客户端或者服务端进行http连接的关闭。下次再发送请求的时候，客户端再发起一个连接，传送数据，关闭连接。这个流程反复,但是一旦客户端发送connection:keep-alive头给服务端，且服务端也接受这个keep-alive的话，两边对上暗号，这个连接就可以复用了，一个http处理完之后，另外一个http数据直接从这个连接走了。

HTTP的Keep-alive的作用： 减少新建和断开TCP连接的消耗。

2.3 TCP的 KeepAlive 和 HTTP的 Keep-Alive区别

HTTP的Keep-Alive意图在于短时间内连接复用，希望可以短时间内在同一个连接上进行多次请求/响应。

TCP的KeepAlive机制意图在于保活、心跳，检测连接错误。当一个TCP连接两端长时间没有数据传输时(通常默认配置是2小时)，发送keepalive探针，探测链接是否存活。

三、nginx的keepalive配置

3.1 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

3.2 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；

   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；