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Nginx gRPC代理服务器

Nginx 从 1.13.10 版本开始就提供了对 gRPC 代理的支持,其可以通过 gRPC 模块的反向代理功能对外发布包括基于 SSL 的 gRPC 服务,且其应用 Nginx 提供的 HTTPv2 模块可实现速率限定、基于 IP 的访问控制以及日志等功能。

通过 Nginx 的 location 指令可检查方法调用,可将不同的调用方法路由到后端的多个不同 gRPC 服务器,以实现单点部署多个 gRPC 服务器的应用场景。并且通过 Nginx 实现 gRPC 服务器负载均衡,还可以使用轮询、最少连接数等算法实现流量分发。

1、gRPC 介绍

gRPC 是一个开源的基于 HTTP/2 协议的高性能、跨语言的远程过程调用(RPC)框架。它提供了双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多复用请求等功能,这些功能使其在移动设备上可更节省空间和降低电量消耗。而且 gRPC 相对于 REST 的数据调用方式,提供了一个更加适合服务间调用数据的通信方案。

基于 gRPC 的客户端应用可以像调用本地对象方法一样直接调用 gRPC 服务端提供的方法,使其更适合分布式应用和服务场景。

2、gRPC 模块指令

Nginx 默认会构建 gRPC 代理的支持,但 gRPC 是基于 HTTP/2 协议的,而 ngx_http_v2_module 模块默认不会被构建,这就需要在编译时通过 –with-http_v2_module 参数来启用对 HTTP/2 协议的支持。

gRPC 代理模块配置指令下表所示。

指令名称 指令值格式 默认值 指令说明
grpc_bind address[transparent]
或 off
-- 设置从指定的本地 IP 地址及端口与被代理服务器建立连接,指令值可以是变量。指令值参数为 transparent 时,允许将客户端的真实 IP 透传给被代理服务器,并以客户端真实 IP 为访问被代理服务器的源 IP
grpc_buffer_size size 4k 或 8k 设置用于从 gRPC 服务器读取响应数据缓冲区的大小,当 Nginx 收到响应数据后将同步传递给客户端
grpc_pass address -- 设置 gRPC 服务器的地址及端口,地址可以是 IP、域名或 UNIX 套接字
grpc_hide_header field -- 指定 gRPC 服务器响应数据中,不向客户端传递的 HTTP 头字段名称
grpc_pass_header field -- 默认配置下 Nginx 不会将头字段属性 Status 和 X-Accel-... 传递给客户端,可通过该指令开放传递
grpc_ignore_headers field... -- 设置禁止 Nginx 处理从 gRPC 服务器获取响应的头字段
grpc_set_header field value Content-Length
$content_length
在转发给 gRPC 服务器前,修改或添加客户端的请求头属性字段
grpc_connect_timeout time 60s Nginx 与 gRPC 服务器建立连接的超时时间,通常不应该超过 75s
grpc_read_timeout time 60s 在连续两个从 gRPC 服务器接收数据的“读”操作之间的间隔时间超过设置的时间时,将关闭连接
grpc_send_timeout time 60s 在连续两个发送到 gRPC 服务器的“写”操作之间的间隔时间超过设置的时间时,将关闭连接
grpc_socket_keepalive on 或 off off 设置 Nginx 与被代理服务器的 TCP keepalive 行为的心跳检测机制,默认使用操作系统的 socket 配置,若指令值为 on 时,则开启 SO_KEEPALIVE 选项进行心跳检测
grpc_intercept_errors on 或 off off 指令值为 on 时,将拦截 gRPC 服务器啊应码大于或等于 300 的结果,error page 指令可对该结果做后续处理;指令值为 off 时,则直接返回给客户端
grpc_next_upstream error、timeout、
invalid_header、
http_500、http_503、
http_403、http_404、
http_429、
non_idempotent、
off...
error timeout 当出现指令值中指定的条件时,将未返回响应的客户请求传递给 upstream 中的下一个服务器
grpc_next_upstream_timeout time 0 设置将符合条件的客户端请求传递给 upstream 的过程中,下一个服务器的超时时间。指令值为 0 不做超时限制,直到遍历完所有上游服务器组中的服务器为止
grpc_next_upstream_tries number 0 设置符合条件的客户端请求传递给 upstream 的过程中,下一个服务器的尝试次数,包括第一次的失败次数。指令值为 0 不做尝试次数限制,直到遍历完所有上游服务器组中的服务器为止
grpe_ssl_protocols [SSLv2][SSLv3]
[TLSv1][TLSv1.1]
[TLSv1.2][TLSv1.3]
TLSv1
TLSv1.1
TLSv1.2
指定可用于 Nginx 与 gRPC 服务器建立 SSL 连接的 SSL 协议的版本
grpe_ssl_session_reuse on 或 off on 是否启用与 gRPC 服务器 HTTPS 连接的 SSL 会话重用功能
grpc_ssl_ciphers ciphers DEFAULT 设置 HTTPS 建立连接时用于协商使用的加密算法组合,也称为密码套件,指令值内容为 openssl 的密码套件名称,多个套件名称由“:”分隔
grpc_ssl_server_name on 或 off off 在与 gRPC 服务器建立 SSL 连接时,设置是否启用通过 SNI 或 RFC 6066 传递主机名
grpc_ssl_certificate file -- 指定 gRPC 服务器对 Nginx 服务器身份验证的 PEM 格式 SSL 证书文件
grpc_ssl_certificate_key file -- 指定 gRPC 服务器对 Nginx 服务器身份验证的 PEM 格式 SSL 证书私钥文件
grpc_ssl_password_file file -- 存放 gRPC 服务器对 Nginx 服务器身份验证的 PEM 格式 SSL 证书私钥文件的密码文件,一个密码一行。有多个密码时,Nginx 会依次尝试
grpe_ssl_verify on 或 off off 设置是否启用对 gRPC 服务器的 SSL 证书验证机制
grpc_ssl_name name proxy_pass
指令指定的主机名
指定对 gRPC 服务器 SSL 证书验证的主机名
grpc_ssl_crl file -- 证书吊销列表文件,用以验证被代理服务器 SSL 证书有效性的 PEM 格式文件
grpc_ssl_trusted_certificate file -- 指定一个 PEM 格式的 CA 证书(根或中间证书)文件,该证书用作 gRPC 服务器的证书链验证
grpc_ssl_verify_depth number 1 设置 gRPC 服务器的证书链的验证深度

3、gRPC 反向代理配置

gRPC 是基于 HTTP/2 协议的,所以 Nginx 的 gRPC 代理需要启用 HTTP/2,然后 gRPC 客户端将请求发送到 Nginx。Nginx 为 gRPC 服务提供了一个稳定的网关。其部署方式如下图所示。

gRPC 代理
图:gRPC 代理

配置样例如下:
server {
    listen  8080 http2;                               # 设置监听端口为8080并启用http/2协议支持
    access_log /var/log/nginx/grpc_access.log main;
    location / {
        grpc_pass grpc://192.168.2.145:50051;         # 设置gRPC服务器
    }
}
gRPC 模块同样提供对后端 SSL gRPC 服务器的反向代理,配置样例如下:
server {
    listen  80 http2;                                 # 设置监听端口为80并启用http/2协议支持
    access_log /var/log/nginx/grpcs_access.log main;
    grpc_ssl_verify off;                              # 关闭对gRPC服务器的SSL证书验证
    grpc_ssl_session_reuse on;                        # 设置gRPC服务器
    location / {
        grpc_pass grpcs://192.168.2.145:50051;        # 设置SSL gRPC服务器
    }
}
Nginx 可以通过 HTTP 协议的 SSL 证书,对外提供安全的 gRPC 代理转发,部署方式为客户端 → Nginx 服务器(HTTPS)→ 被代理服务器(SSL gRPC)。配置样例如下:
server {
    listen 443 ssl http2 default_server;         # 设置监听端口为443并启用SSL及HTTP/2协议支持
    access_log /var/log/nginx/grpcs_access.log main;

    ssl_certificate ssl/www_nginxbar_org.pem;    # 网站证书文件
    ssl_certificate_key ssl/www_nginxbar_org.key;# 网站证书密钥文件

    grpc_ssl_verify off;
    grpc_ssl_session_reuse on;
    location / {
        grpc_pass grpcs://192.168.2.145:50051;
    }
}