Nginx - 实现 TCP/DUP流量的按 IP 动态转发

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需求

Nginx Stream TCP 协议按 IP 转发

背景

为了优化网络性能和提升服务的可用性，我们需要在 Nginx 中配置 stream 模块，使其根据客户端的 IP地址 将 TCP 请求 动态转发到不同的后端服务器节点。此需求适用于场景如数据库代理（如 MySQL）、TCP 服务负载均衡、以及地域或来源IP分流的流量调度。

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需求目标：

1. 按客户端 IP 路由：

   • 系统需根据客户端的来源 IP，将 TCP 请求智能地转发到指定的后端服务器节点。
   • 支持自定义 IP 段或单个 IP 的匹配规则。

2. 后端节点配置：

   • 后端服务器节点可能为多台，并且每个节点对应不同的业务数据或服务端口。
   • 默认情况下，如果 IP 未匹配任何指定规则，需将请求转发到预设的默认节点。

3. 负载均衡与健康检查（可选）：

   • 每个后端节点需要支持健康检查机制，当某个节点不可用时自动切换到其他节点。
   • 系统应具有一定的容错能力，避免单点故障影响整体服务。

4. 日志与监控：

   • Nginx 需记录所有连接的来源 IP 及其转发的后端服务器节点，支持日志分析与故障排查。
   • 系统需兼容现有的日志采集与监控平台，实现对转发情况的实时监控。

5. 可扩展性：

   • 配置应支持动态扩展，即可在不重启 Nginx 的情况下更新 IP 路由规则或后端节点。
   • 后端节点可根据业务需求随时增加或减少。

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使用场景：

1. 数据库代理：根据客户端所在的网络段，将数据库查询请求分发到不同的数据中心。
2. TCP 业务调度：如按地域 IP 将 TCP 连接转发到最近的服务器节点，提升访问速度。
3. 安全过滤：部分高风险 IP 或网络段的请求可路由到专用节点进行安全处理。

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成功标准：

• 按 IP 匹配的请求能正确转发到目标后端服务器。
• 未匹配的请求能转发到默认节点，且整体服务稳定。
• 后端服务器节点状态异常时，能自动切换到其他可用节点。

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技术要求：

• 使用 Nginx 的 stream 模块 实现 TCP 转发。
• 支持 TCP 协议的端口监听和请求代理。
• 后续可能扩展到 UDP 支持，因此设计应考虑模块化和扩展性。

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Ng配置

stream {upstream socket_proxy1  {hash $remote_addr consistent;# 转发的目的地址和端口server 20.100.105.172:6789;}upstream socket_proxy2  {hash $remote_addr consistent;# 转发的目的地址和端口server 20.100.105.250:6789;}map $remote_addr $socket_proxy  {20.101.106.69 socket_proxy1; # 或者是 CIDR格式的IP段20.101.106.68 socket_proxy2;default socket_proxy2; # 默认转发的节点}server {listen 4321;proxy_connect_timeout 600s;proxy_timeout 600s;#动态选择后端节点proxy_pass $socket_proxy;}log_format detailed '$remote_addr [$time_local] ''$protocol $status $bytes_sent $bytes_received ''$session_time $upstream_addr ''"$upstream_bytes_sent" "$upstream_bytes_received" "$upstream_connect_time"';map $time_iso8601 $logdate {default 'date-not-found';'~^(?<ymd>\d{4}-\d{2}-\d{2})' $ymd;}access_log logs/stream-access-$logdate.log detailed;
}

• stream 块：用于处理基于 TCP 或 UDP 的流量。
• upstream：定义了不同的后端服务器组。
• map 指令：根据客户端的 IP地址，将请求映射到不同的后端组。
• server：定义一个 TCP 端口监听服务，并将连接动态转发给对应的后端

在完成配置后，使用以下命令验证 Nginx 配置是否正确：

nginx -t

重新加载 Nginx 服务

nginx -s reload

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测试验证

• 使用客户端工具（如 telnet 或 nc）从指定 IP 进行连接。
• 从stream的日志中确认请求是否正确转发到对应的后端服务器。