Nginx基础教程（97）Nginx Stream机制之开发stream模块：给Nginx装上传送门：深入Stream模块开发，让流量指挥如臂使指

在数字流量的世界里，Nginx的Stream模块就像一位精通多国语言的超级翻译官，能轻松驾驭各种协议，让数据包在复杂的网络环境中畅行无阻。

01 什么是Nginx Stream模块？为什么它如此重要？

简单来说，Nginx Stream模块是一个用于处理TCP和UDP流量的模块，它可以实现四层协议的转发、代理和负载均衡。

想象一下，传统的Nginx主要专注于HTTP/HTTPS这些应用层协议，就像一位专业的HTTP管家。而Stream模块则让Nginx进化成了全方位的网络流量指挥官，不仅能处理Web流量，还能驾驭数据库连接、邮件协议、游戏服务器等任何基于TCP或UDP的应用。

与著名的四层LB软件LVS相比，Stream模块在功能或性能上虽有一定差距，但实现相对简单，为我们提供了更多灵活性。

Stream模块的核心能力包括：

• TCP和UDP代理：将来自客户端的TCP或UDP请求转发到后端服务器。
• 负载均衡：将流量分发到多个后端服务器，提高系统性能和可靠性。
• SSL/TLS终端代理：对传入的SSL/TLS连接进行解密，然后将明文流量转发到后端服务器。
• 连接管理：限制并发连接数、设置超时时间、配置连接重试等。

从Nginx 1.9.0版本开始，Stream模块正式加入Nginx大家庭，但需要明确的是：这个模块默认不构建，你必须使用--with-stream配置参数来显式启用它。

这就好比买了一辆带隐藏功能的车，你需要输入特定代码才能解锁全部能力。

02 Stream模块工作原理：从积木到城市的进化

要熟练使用甚至开发Stream模块，首先得了解它的内在工作原理。让我们深入底层，看看Stream模块是如何运作的。

数据流转的魔法

当Nginx从监听端口收到一个新的客户端连接时，会立刻执行路由调度算法，获得指定需要连接的服务IP，然后创建一个新的上游连接，连接到指定服务器。

本质上，Stream模块的工作流程遵循这样的路径：

1. Nginx作为服务器角色与下游客户端建立连接。
2. 然后Nginx充当客户端角色，根据配置从上游服务器中通过负载均衡算法选取一个服务器建立连接。
3. 两端连接建立后，Nginx将一端收到的数据发送到另一端，实现代理功能。

这与内核态实现四层proxy（如LVS）有根本不同。内核态的四层proxy不需要创建listening socket，也不需与远端服务器建立socket连接，所有数据包都在内核态进行转发。

Stream模块的七阶段处理流程

和HTTP模块类似，Stream模块把所有的子模块安装处理流程分成了7个明确的阶段：

• NGX_STREAM_POST_ACCEPT_PHASE（连接后处理）
• NGX_STREAM_PREACCESS_PHASE（访问前处理）
• NGX_STREAM_ACCESS_PHASE（访问控制）
• NGX_STREAM_SSL_PHASE（SSL处理）
• NGX_STREAM_PREREAD_PHASE（预读阶段）
• NGX_STREAM_CONTENT_PHASE（内容处理）
• NGX_STREAM_LOG_PHASE（日志记录）

这种阶段划分让Stream模块的处理过程变得清晰有序，就像工厂的流水线，每个环节各司其职，确保数据处理的高效和可靠。

核心数据结构与初始化

在系统启动阶段，每个模块都会调用函数解析与自己相关的配置。Stream模块对应的函数是ngx_stream_block，它主要完成以下工作：

1. 子模块配置文件解析：生成Stream模块本身需要的context，调用各个子模块的配置创建和初始化函数。
2. 子模块处理函数组织