NGINX 四层共享内存区同步模块实战 `ngx_stream_zone_sync_module`

一、模块定位与依赖

• 模块名称：ngx_stream_zone_sync_module

• NGINX 版本：≥ 1.13.8

• 版本类型：商业订阅版（NGINX Plus 或企业版）

• 功能定位：

  • 在同一集群中，多节点间 双向推送/拉取共享内存区（zone）数据
  • 支持 HTTP sticky session、流量控制、Key-Value 等多种 zone 类型
  • 无需外部数据库、消息队列，节点间直接建立 TCP/SSL 连接完成数据同步

二、核心指令与参数

所有配置均写在 stream { server { … } } 或 stream { … } 全局块中。

指令	含义
zone_sync;	启用当前 server 对已声明的 zone 进行同步
zone_sync_server <addr> [resolve];	声明一个集群节点地址，可动态（resolve）或静态方式定义
zone_sync_interval <time>;	同步轮询间隔，默认 1s
zone_sync_connect_timeout <time>;	与节点建立连接超时，默认 5s
zone_sync_connect_retry_interval <time>;	连接重试间隔，默认 1s
zone_sync_timeout <time>;	同步读写超时，默认 5s
zone_sync_buffers <num> <size>;	推送缓冲区数量及大小，默认 `8 × (4K	8K)`
zone_sync_recv_buffer_size <size>;	接收缓冲区大小，默认 zone_sync_buffers 总和
SSL 相关
`zone_sync_ssl on	off;`	是否启用 TLS 加密同步，默认 off
zone_sync_ssl_certificate	同步时用于客户端验证的证书文件
zone_sync_ssl_certificate_key	同步时用于客户端私钥文件
zone_sync_ssl_trusted_certificate	同步时验证对端证书的根/中间 CA
zone_sync_ssl_name <name>;	指定用于 SNI 与证书验证的主机名（1.15.7+）
其他 SSL 参数	zone_sync_ssl_ciphers、zone_sync_ssl_protocols、zone_sync_ssl_conf_command、zone_sync_ssl_crl、zone_sync_ssl_password_file、zone_sync_ssl_verify、zone_sync_ssl_verify_depth 等

三、最小可运行示例

3.1 HTTP Sticky Session 同步

http {upstream backend {server backend1.example.com:8080;server backend2.example.com:8081;sticky   learncreate=$upstream_cookie_examplecookielookup=$cookie_examplecookiezone=client_sessions:1m sync;  # “sync” 开启 zone 同步}
}

3.2 Stream 模块同步集群状态

stream {server {zone_sync;                       # 启用当前 server zone 同步listen 127.0.0.1:12345;# 静态声明集群两节点zone_sync_server a.example.com:12345;zone_sync_server b.example.com:12345;}
}

四、SSL 安全同步配置

在生产环境，推荐对同步通道启用 TLS 加密，防止中间人篡改或窃听：

stream {resolver 127.0.0.1 valid=10s;  # 若使用域名动态解析server {listen 127.0.0.1:4433 ssl;zone_sync;# 集群 DNS 名称解析为多节点zone_sync_server cluster.example.com:12345 resolve;# TLS 证书 & 私钥ssl_certificate     /etc/nginx/ssl/node.crt;ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/node.key;zone_sync_ssl on;  # 开启同步加密# 自定义 SNI 与验证zone_sync_ssl_name cluster.example.com;zone_sync_ssl_trusted_certificate /etc/nginx/ssl/ca.pem;zone_sync_ssl_verify on;zone_sync_ssl_verify_depth 2;}
}

五、同步流程与性能优化

1. 轮询 & 推送

   • 每隔 zone_sync_interval 轮询本地 zone 差异
   • 利用 zone_sync_buffers 缓冲打包并逐台节点推送

2. 连接管理

   • 建立到每个节点的长连接（可缓存，超时由 zone_sync_timeout 控制）
   • 失败重连由 zone_sync_connect_retry_interval 与 zone_sync_connect_timeout 控制

3. 缓冲调优

   • 确保单个缓冲区能容纳该 zone 中最大单条数据
   • 接收缓冲区 zone_sync_recv_buffer_size ≥ 推送缓冲区总和，避免包断裂

4. 并行度控制

   • 可通过多 server 块或多 zone 独立配置，实现分区并行同步
   • 同步带宽与 CPU 使用可监控评估，必要时调整 interval 与缓冲大小

六、API 监控与集群节点管理

商业版提供 HTTP API /stream/zone_sync/ 端点，可查询：

• 各节点连接状态（UP/DOWN）
• 同步延迟、最新轮询时刻
• 缓冲区使用、错误统计

节点增删流程

• 新增节点：

  1. DNS 添入新节点 IP 或在配置中加入新 zone_sync_server
  2. 启动新实例，自动从已有节点拉取完整 zone 数据；
  3. 所有节点动态发现并开始双向同步。

• 移除节点：

  1. 从 DNS 或配置中删除该节点；
  2. 其他节点检测不到后断开连接，完成剩余同步；
  3. 安全终止该实例（QUIT 信号），无需中断其他节点。

七、小结

ngx_stream_zone_sync_module 让 NGINX 在四层集群场景下，零开发成本地实现共享内存区的实时分发与双向同步。配合 SSL 加密、自动 DNS 解析与 API 监控，可构建出高可用、低运维成本的多活集群架构。若需承载灰度标记、会话粘滞、流量削峰等能力，请立即在商业版中启用该模块，迈向真正的“数据一致性与服务高可用”新境界！