Nginx gRPC Streaming 负载均衡的排坑和思考

前言:

我们知道nginx在1.13版本之后就可以支持grpc的负载均衡了。官方给出的使用也很简单，类似proxy_pass的语法。但在使用的过程中遇到短连接的问题。

该文章后续仍在不断的更新修改中， 请移步到原文地址 http://xiaorui.cc/?p=5970

大量的timewait短连接:

我们知道grpc是基于http2的，http2的设计就是长连接的设计，在连接上可以跑多个stream来规避http 1.1 中的队头阻塞（Head of line blocking），简单说http1协议导致单个连接不能多路复用。

以前在cdn公司的基础架构组干过，所以对nginx算是熟悉了。我知道在使用nginx proxy_pass upstream的时候，需要配置keepalive，不然nginx做负载均衡转发一律会按照短连接处理。 没想到grpc upstream也要配置keepalive。

没有在nginx upstream keepalive连接池配置的时候，timewait的连接会到4w左右。需要注意的是 keepalive是单个worker的连接池，毕竟nginx是多进程的，在nginx的架构模型下是不能连接共享的。

// xiaorui.cc
server {
    listen       6666 http2;
    server_name  localhost;

    #charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {
        grpc_pass grpc://grpcservers;
    }
}

upstream grpcservers {
    server 10.161.11.181:8090;
    server 10.161.11.180:8090;
    server 10.161.11.179:8090;
    server 10.161.11.178:8090;
    server 10.161.11.177:8090;
    keepalive 2000;
}

有朋友问，使用nginx做grpc的负载均衡是否存在异常？ 我使用client -> nginx -> 5个grpc server实例来测试，负载均衡没问题。

思考:

grpc unaryRpc可以负载均衡，这个好理解，一个请求一个返回，最后单个连接client的请求会均衡到nginx upstream下游的主机上。经过我的测试，server/client streaming和bidi streaming模式，nginx grpc也完美支持。

只要client跟nginx后面的服务建立了streaming的请求，那么就一直占用这个连接了，同一时间nginx到服务下游的连接不能复用。就是说如果有10000个client streaming长请求，那么nginx就要创建10000个连接对接下游服务。而unary rpc请求是可以复用连接池的。

grpc的streaming请求可以理解为有状态的请求，nginx是怎么区分的请求？看了下nginx 1.13关于grpc的代码，没怎么看明白 。通过tcpdump抓包来分析grpc streaming bidi/unary，没有发现标明grpc请求类型的标识。

我先前开发过一个grpc网关，是通过protobuf描述符、动态注册、各种反射来实现的。通过fullMethod和protobuf描述符里的descriptor可以分析该请求是否有streaming。有兴趣的可以看看我封装的库。 https://github.com/rfyiamcool/grpcall

总结:

grpc的负载均衡除了借助外部的gateway之外，还可以使用内置的grpc balancer接口实现。

我司的k8s ingress网关采用envoy做负载均衡，个人觉得envoy的强大值得拥有。这里不是说envoy比nginx强大，我可以负责的说envoy性能比nginx差不少。envoy的优势在微服务体系下有更灵活的配置和适配，比如对接istio，自定义xds接口，rest api -> grpc转换。

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