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nginx后端节点的健康检查和nginx平滑升级方式

2026-04-16 08:42:11 作者：新手小白*

本文介绍了Nginx反向代理的ngx_http_proxy_module和ngx_http_upstream_module模块,以及淘宝开发的nginx_upstream_check_module模块,并介绍了Nginx平滑升级原理及实战操作,最后总结了Nginx版本升级的方法

简介：

本文主要介绍nginx后端节点的健康检查，在此之前我们先来介绍下nignx反向代理主要使用的模块。

一、nginx原生模块介绍

我们在使用nginx做反向代理都会使用到以下两个模块：

1、ngx_http_proxy_module

定义允许将请求传递到另一台服务器。

此模块下常用指令如下：

proxy_pass
proxy_cache
proxy_connect_timeout
proxy_read_timeout
proxy_send_timeout
proxy_next_upstream

2、ngx_http_upstream_module

用于定义可由proxy_pass，fastcgi_pass等指令引用的服务器组。

此模块下常用指令如下：

upstream
server
ip_hash

默认负载均衡配置

http {
    upstream myapp1 {
        server srv1.example.com;
        server srv2.example.com;
        server srv3.example.com;
    }

    server {
        listen 80;

        location / {
            proxy_pass http://myapp1;
        }
    }
}

此时nginx默认的负载均衡策略是轮询外，还有其他默认参数，如下：

http {
    upstream myapp1 {
        server srv1.example.com weight=1 max_fails=1 fail_timeout=10;
        server srv2.example.com weight=1 max_fails=1 fail_timeout=10;
        server srv3.example.com weight=1 max_fails=1 fail_timeout=10;
    }

    server {
        listen 80;
        proxy_send_timeout=60;
        proxy_connect_timeout=60;
        proxy_read_timeout=60;
        proxy_next_upstream=error timeout;

        location / {
            proxy_pass http://myapp1;
        }
    }
}

其中：

1.故障转移（了解）

Syntax(语法): 	proxy_read_timeout time;
Default(默认): 	
proxy_read_timeout 60s;
Context(上下文，能够书写该字段的位置): 	http, server, location
#定义从代理服务器读取响应的超时。 仅在两个连续的读操作之间设置超时，而不是为整个响应的传输。 如果代理服务器在此时间内未传输任何内容，则关闭连接。

Syntax: 	proxy_connect_timeout time;
Default: 	
proxy_connect_timeout 60s;
Context: 	http, server, location
#定义与代理服务器建立连接的超时。 应该注意，此超时通常不会超过75秒。


Syntax: 	proxy_send_timeout time;
Default: 	
proxy_send_timeout 60s;
Context: 	http, server, location
#设置将请求传输到代理服务器的超时。 仅在两个连续的写操作之间设置超时，而不是为整个请求的传输。 如果代理服务器在此时间内未收到任何内容，则关闭连接

Syntax: 	proxy_next_upstream error | timeout | invalid_header | http_500 | http_502 | http_503 | http_504 | http_403 | http_404 | http_429 | non_idempotent | off ...;
Default: 	
proxy_next_upstream error timeout;
Context: 	http, server, location
#指定在何种情况下一个失败的请求应该被发送到下一台后端服务器：
#error      和后端服务器建立连接时，或者向后端服务器发送请求时，或者从后端服务器接收响应头时，出现错误
#timeout    和后端服务器建立连接时，或者向后端服务器发送请求时，或者从后端服务器接收响应头时，出现超时
#invalid_header  后端服务器返回空响应或者非法响应头
#http_500   后端服务器返回的响应状态码为500
#http_502   后端服务器返回的响应状态码为502
#http_503   后端服务器返回的响应状态码为503
#http_504   后端服务器返回的响应状态码为504
#http_404   后端服务器返回的响应状态码为404
#off        停止将请求发送给下一台后端服务器

从以上几个指令可以看出，在默认配置下，后端节点一旦出现error和timeout情况时，nginx会通过proxy_next_upstream进行故障转移，将发往不健康节点的请求，自动转移至健康节点。

其中timeout设置和proxy_send_timeout time、proxy_connect_timeout time、proxy_read_timeout time有关。除了error、timeout，我们可以设置更详细的触发条件，如http_502、http_503等。

注意：只有在没有向客户端发送任何数据以前，将请求转给下一台后端服务器才是可行的。也就是说，如果在传输响应到客户端时出现错误或者超时，这类错误是不可能恢复的。

2.健康检查

Syntax: 	server address [parameters];
Default: 	—
Context: 	upstream
max_fails=number   设定Nginx与服务器通信的尝试失败的次数。在fail_timeout参数定义的时间段内，如果失败的次数达到此值，Nginx就认为服务器不可用。此时在接下来的fail_timeout时间段，服务器不会再被尝试。失败的尝试次数默认是1。设为0就会停止统计尝试次数，即不对后端节点进行健康检查。认为服务器是一直可用的。

fail_timeout=time  设定服务器被认为不可用的时间段以及统计失败尝试次数的时间段。在这段时间中，服务器失败次数达到指定的尝试次数，服务器就被认为不可用。
默认情况下，该超时时间是10秒。

以上有几点需要解释：

1.失败次数中的失败是怎么定义的？官网解释是指由proxy_next_upstream，fastcgi_next_upstream，uwsgi_next_upstream，scgi_next_upstream，memcached_next_upstream和grpc_next_upstream指令定义，也是前面说的error、time、http_xxx状态码等。
2.如果mail_fail为0，此时健康检查无效。因此此时整个nginx，只会由proxy_next_upstream判断，进行相关故障转移。

小结

在使用nginx上述的两个模块由以下缺点：

1.fail_time内的失败检测，超时时间以系统设置为主，效率低，等待超时影响性能；
2.后端一旦有问题，除后端禁用的fail_time时间段，其他时间nginx会把请求转发给不健康节点的，然后再转发给别的服务器，这样以来就浪费了一次转发。

因此除了上面介绍的nginx自带模块，还有一个更专业的模块，来专门提供负载均衡器内节点的健康检查的。这个就是淘宝技术团队开发的nginx模块。

二、nginx_upstream_check_module模块

借助淘宝技术团队开发的nginx模快nginx_upstream_check_module来检测后方realserver的健康状态，如果后端服务器不可用，则会将其踢出upstream，所有的请求不转发到这台服务器。当期恢复正常时，将其加入upstream。

在淘宝自己的tengine上是自带了该模块的，大家可以访问淘宝Tengine官网来获取该版本的nginx，也可以到Gitbub

如果没有使用淘宝的tengine的话，可以通过补丁的方式来添加该模块到我们自己的nginx中。

下载地址1：https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module

#打补丁
#注意不同版本对应的补丁
cd nginx-1.6.0
patch -p1 < ../nginx_upstream_check_module-master/check_1.5.12+.patch
 ./configure --user=nginx --group=nginx --prefix=/usr/local/nginx1.6 --sbin-path=/usr/local/nginx1.6 --conf-path=/usr/local/nginx1.6/nginx.conf --pid-path=/var/run/nginx.pid --lock-path=/var/run/nginx.lock --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_gunzip_module --with-http_sub_module --with-pcre=/usr/local/src/nginx/pcre-8.36 --with-zlib=/usr/local/src/nginx/zlib-1.2.8 --add-module=/usr/local/src/nginx/ngx_cache_purge-2.1 --add-module=/usr/local/src/nginx/headers-more-nginx-module-master --add-module=/usr/local/src/nginx/nginx_upstream_check_module-master

make
#不要执行make install命令

cd /usr/local/nginx1.6
#备份命令
cp nginx nginx.bak
nginx -s stop
cp -r /usr/local/src/nginx/nginx-1.6.0/objs/nginx .

打完补丁后，可进行如下配置：

 http {

        upstream cluster {

            # simple round-robin

            server 192.168.0.1:80;
            server 192.168.0.2:80;

            check interval=5000 rise=1 fall=3 timeout=4000;

            #check interval=3000 rise=2 fall=5 timeout=1000 type=ssl_hello;

            #check interval=3000 rise=2 fall=5 timeout=1000 type=http;
            #check_http_send "HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n";
            #check_http_expect_alive http_2xx http_3xx;
        }

        server {
            listen 80;

            location / {
                proxy_pass http://cluster;
            }

            location /status {
                check_status;

                access_log   off;
                allow SOME.IP.ADD.RESS;
                deny all;
           }
        }

    }

其中：

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: 如果没有配置参数，默认值是：interval=30000 fall=5 rise=2 timeout=1000 default_down=true type=tcp
Context: upstream
 
该指令可以打开后端服务器的健康检查功能。指令后面的参数意义是：
interval：向后端发送的健康检查包的间隔,单位为毫秒。
fall(fall_count): 如果连续失败次数达到fall_count，服务器就被认为是down。
rise(rise_count): 如果连续成功次数达到rise_count，服务器就被认为是up。
timeout: 后端健康请求的超时时间，单位毫秒。
default_down: 设定初始时服务器的状态，如果是true，就说明默认是down的，如果是false，就是up的。默认值是true，也就是一开始服务器认为是不可用，要等健康检查包达到一定成功次数以后才会被认为是健康的。
type：健康检查包的类型，现在支持以下多种类型：
     tcp：简单的tcp连接，如果连接成功，就说明后端正常。
     ssl_hello：发送一个初始的SSL hello包并接受服务器的SSL hello包。
     http：发送HTTP请求，通过后端的回复包的状态来判断后端是否存活。
     mysql: 向mysql服务器连接，通过接收服务器的greeting包来判断后端是否存活。
     ajp：向后端发送AJP协议的Cping包，通过接收Cpong包来判断后端是否存活。
     port: 指定后端服务器的检查端口。你可以指定不同于真实服务的后端服务器的端口，比如后端提供的是443端口的应用，你可以去检查80端口的状态来判断后端健康状况。默认是0，表示跟后端server提供真实服务的端口一样。该选项出现于Tengine-1.4.0。
     
Syntax: check_keepalive_requests request_num
Default: 1
Context: upstream
该指令可以配置一个连接发送的请求数，其默认值为1，表示Tengine完成1次请求后即关闭连接。
 
Syntax: check_http_send http_packet
Default: "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n"
Context: upstream
该指令可以配置http健康检查包发送的请求内容。为了减少传输数据量，推荐采用"HEAD"方法。
 
当采用长连接进行健康检查时，需在该指令中添加keep-alive请求头，如："HEAD / HTTP/1.1\r\nConnection: keep-alive\r\n\r\n"。 同时，在采用"GET"方法的情况下，请求uri的size不宜过大，确保可以在1个interval内传输完成，否则会被健康检查模块视为后端服务器或网络异常。

Syntax: check_http_expect_alive [ http_2xx | http_3xx | http_4xx | http_5xx ]
Default: http_2xx | http_3xx
Context: upstream
该指令指定HTTP回复的成功状态，默认认为2XX和3XX的状态是健康的。

例子如下：

server{
        listen 80;
        
        upstream test{
        	server 192.168.3.12:8080 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=10s;
       		server 192.168.3.13:8080 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=10s;
       		 
        	check interval=5000 rise=1 fall=3 timeout=4000 type=http default_down=false;
      		check_http_send "HEAD /index.html HTTP/1.0\r\n\r\n";
      	 	check_http_expect_alive http_2xx http_3xx;
       }

        location / {

                proxy_set_header X-Real-IP        $remote_addr;
                proxy_set_header X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
                proxy_pass http://test;
                proxy_next_upstream error timeout  http_500 http_502 http_503;
        }
	#后端阶段健康状态监控
        location /status {
                check_status;
                access_log off;
        }
}

以上我们同时使用了nginx原生的及淘宝的健康检查模块，但是淘宝的间隔时是毫秒级，而且可以自定义监控url，定制监控页，响应速度快，比原生的敏感度要高。

三、使用阿里巴巴的tengine实现后端节点状态检查

1、安装tengine

unzip tengine-3.1.0.zip
cd tengine-3.1.0/
./configure --prefix=/usr/local/tengine --add-module=/root/tengine-3.1.0/modules/ngx_http_upstream_check_module && make && make install

2、修改配置文件

user  nginx;
worker_processes  1;
error_log  logs/error.log  info;
error_log  "pipe:rollback logs/error_log interval=1d baknum=7 maxsize=2G";
pid        logs/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    access_log  logs/access.log  main;
    access_log  "pipe:rollback logs/access_log interval=1d baknum=7 maxsize=2G"  main;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    gzip  on;
    upstream webs {
        
		    server 192.168.166.10:80;
		    server 192.168.166.13:80;
            check interval=5000 rise=1 fall=3 timeout=4000 type=http default_down=false;
      		check_http_send "HEAD /index.html HTTP/1.0\r\n\r\n";
      	 	check_http_expect_alive http_2xx http_3xx;
    }
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            proxy_pass http://webs;
        }
        location /status {
            check_status html;
            access_log   off;
            allow all;
            deny all;
        }
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

3.1 Nginx平滑升级原理

在不停掉老进程的情况下，启动新进程。
老进程负责处理仍然没有处理完的请求，但不再接受处理请求。
新进程接受新请求。
老进程处理完所有请求，关闭所有连接后，停止。

3.2 Nginx信号

3.2.1主进程支持的信号

TERM，INT：立刻退出；
QUIT：等待工作进程结束后再退出；
KILL：强制终止进程；
HUP：重新加载配置文件，使用新的配置启动工作进程，并逐步关闭旧进程；
USR1：重新打开日志文件；
USR2：启动新的主进程，实现热升级；
WINCH：逐步关闭工作进程。

3.2.2 工作进程支持的信号

TERM，INT：立刻退出；
QUIT：等待请求处理结束后再退出；
USR1：重新打开日志文。

3.3 平滑升级实战

3.3.1 Nginx添加新模块

在已编译安装Nginx的基础上添加–with-http_image_filter_module模块。

（1）进入Nginx解压目录

[root@nginx-proxy ~]# cd /usr/local/nginx-1.18.0/

（2）查看Nginx已安装的模块

[root@nginx-proxy nginx-1.18.0]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -V
nginx version: nginx/1.18.0
built by gcc 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC) 
configure arguments: --prefix=/usr/local/nginx --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid --lock-path=/var/lock/nginx.lock --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --with-http_gzip_static_module --http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client --http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy --http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi --http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi --http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi

（3）添加新模块

[root@nginx-proxy nginx-1.18.0]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid --lock-path=/var/lock/nginx.lock --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --with-http_gzip_static_module --http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client --http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy --http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi --http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi --http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi --with-http_image_filter_module

（4）进行make操作

按照原来的编译参数安装 nginx 的方法进行安装，只需要到 make，千万不要 make install 。如果make install 会将原来的配置文件覆盖。下面给Nginx添加–with-http_image_filter_module模块。

[root@nginx-proxy nginx-1.18.0]# make

（5）备份原Nginx二进制文件

[root@nginx-proxy nginx-1.18.0]# mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.bak
#备份的命令必须在当前路径下

（6）复制新的nginx二进制文件，进入新的nginx源码包

[root@nginx-proxy nginx-1.18.0]# cp /usr/local/nginx-1.18.0/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/

（7）测试新版本的nginx是否正常

[root@nginx-proxy nginx-1.18.0]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

（8）给nginx发送平滑迁移信号

若不清楚Nginx.pid的路径，可查看nginx配置文件，里面有对应的路径。

[root@nginx-proxy logs]# kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`

（9）查看nginx pid，会出现一个nginx.pid.oldbin

即在不停掉老进程的情况下启动新进程。

[root@nginx-proxy ~]# ll /usr/local/nginx/logs/
total 8
-rw-r--r-- 1 root root 5 Sep 25 13:32 nginx.pid
-rw-r--r-- 1 root root 5 Sep 25 13:27 nginx.pid.oldbin

（10）关闭旧的Nginx进程

[root@nginx-proxy ~]# kill -WINCH `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`

（11）结束工作进程，完成此次升级

[root@nginx-proxy ~]# kill -QUIT `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`

（12）验证Nginx是否升级成功

[root@nginx-proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -V

3.3.2 Nginx版本升级

安装Nginx1.6版本

（1）下载Nginx1.6/1.18版本包

[root@zrs ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.6.3.tar.gz
[root@zrs ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz

（2）安装依赖环境

[root@zrs ~]# yum install -y gcc gcc-c++ pcre-devel openssl-devel zlib-devel

（3）进行安装

[root@zrs ~]# tar zxf  nginx-1.6.3.tar.gz -C /usr/local/
[root@zrs ~]# cd /usr/local/nginx-1.6.3/
[root@zrs nginx-1.6.3]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module
[root@zrs nginx-1.6.3]# make && make install
[root@zrs nginx-1.6.3]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx

（4）启动Nginx服务

[root@zrs nginx-1.6.3]# /usr/local/nginx/sbin/nginx      #启动Nginx服务
[root@zrs nginx-1.6.3]# netstat -lntp | grep 'nginx'     #检测是否开启
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      3633/nginx: master
[root@zrs nginx-1.6.3]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t   #检测Nginx的配置是否正确
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

（5）查看Nginx版本和模块

[root@zrs nginx-1.6.3]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -V
nginx version: nginx/1.6.3
built by gcc 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC) 
configure arguments: --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module

升级Nginx1.6

将 nginx1.6版本进行升级（升级为Nginx1.18版本）并在不影响业务的情况下添加 SSL 和 pcre 模块。

（1）升级

[root@zrs ~]# tar xzf nginx-1.18.0.tar.gz -C /usr/local/
[root@zrs ~]# cd /usr/local/nginx-1.18.0/
[root@zrs nginx-1.18.0]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-pcre   #升级并添加相关模块

（2）进行make

注意：这里不能进行，make install 操作，否则将会被覆盖，可能会影响线上业务。

[root@zrs nginx-1.18.0]# make

（3）拷贝Nginx1.18版本的二进制文件到1.6版本

[root@zrs ~]# mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.bak  #先备份一份
[root@zrs ~]# cp /usr/local/nginx-1.18.0/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/

（4）启动新的主进程，实现热升级

[root@zrs ~]# kill -USR2 $(cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid)

（5）查看升级后的版本

[root@zrs ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -V

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。