http://bert82503.iteye.com/blog/2152613
前些天，线上出现“服务端长连接与客户端短连接引起Nginx的Writing、Active连接数过高问题”，这个是由于“服务端使用HTTPs长连接，而客户端使用短连接”引起。这几天，发现Nginx与Tomcat之间也存在同样的问题，原因是两边的相关配置参数不一致引起的。（这是心细活！）
先说说服务为什么使用HTTPs长连接技术？有如下几个原因：
- 对响应时间要求较高；
- 服务走的是公网，客户端与服务端的TCP建立的三次握手和断开的四次握手都需要40ms左右(真实数据包计算出来的)，共需要80ms左右；
- 每个接入方使用的IP就若干个，需要建立的请求连接有限。
使用长连接技术，可以大幅减少TCP频繁握手的次数，极大提高响应时间；同时，即使使用长连接技术，也不需要消耗很多的系统资源用来缓存sockets会话信息。
以下是在自己电脑上验证三者之间的长连接请求，连接存活时间都为5min。
【环境】
操作系统：Ubuntu 14.04 LTS
Nginx：1.6.2
Tomcat：7.0.51
JDK：1.7.0_51
Client：HttpClient 4.3.5
【相关配置】
1. Nginx - 反向代理
nginx.conf：
http {
...
##
# 与Client连接的长连接配置
##
# http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#keepalive_requests
# 设置通过"一个存活长连接"送达的最大请求数（默认是100，建议根据客户端在"keepalive"存活时间内的总请求数来设置）
# 当送达的请求数超过该值后，该连接就会被关闭。（通过设置为5，验证确实是这样）
keepalive_requests 8192;
# http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#keepalive_timeout
# 第一个参数设置"keep-alive客户端长连接"将在"服务器端"继续打开的超时时间（默认是75秒，建议根据具体业务要求来，但必须要求所有客户端连接的"Keep-Alive"头信息与该值设置的相同(这里是5分钟)，同时与上游服务器(Tomcat)的设置是一样的）
# 可选的第二个参数设置“Keep-Alive: timeout=time”响应头字段的值
keepalive_timeout 300s 300s;
...
include /etc/nginx/web_servers.conf;
include /etc/nginx/proxy_params;
}
web_servers.conf：
upstream web_server {
server 127.0.0.1:8080;
# http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_upstream_module.html#keepalive
# 连接到上游服务器的最大并发空闲keepalive长连接数（默认是未设置，建议与Tomcat Connector中的maxKeepAliveRequests值一样）
# 当这个数被超过时，使用"最近最少使用算法(LUR)"来淘汰并关闭连接。
keepalive 512;
}
server {
listen 80;
server_name lihg.com www.lihg.com;
location / {
proxy_pass http://web_server;
##
# 与上游服务器(Tomcat)建立keepalive长连接的配置，可参考上面的keepalive链接里的"For HTTP"部分
##
# http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html#proxy_http_version
# 设置代理的HTTP协议版本（默认是1.0版本）
# 使用keepalive连接的话，建议使用1.1版本。
proxy_http_version 1.1;
# http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html#proxy_set_header
# 允许重新定义或追加字段到传递给代理服务器的请求头信息（默认是close）
proxy_set_header Connection "";
proxy_redirect off;
}
}
[参考]
2. Tomcat
conf/server.xml：
<!--
maxThreads：由此连接器创建的最大请求处理线程数，这决定可同时处理的最大并发请求数（默认为200）
minSpareThreads：保持运行状态的最小线程数（默认为10）
acceptCount：接收传入的连接请求的最大队列长度（默认队列长度为100）
connectionTimeout：在接收一条连接之后，连接器将会等待请求URI行的毫秒数（默认为60000，60秒）
maxConnections：在任何给定的时间，服务器能接收和处理的最大连接数（NIO的默认值为10000）
keepAliveTimeout：在关闭这条连接之前，连接器将等待另一个HTTP请求的毫秒数（默认使用connectionTimeout属性值）
maxKeepAliveRequests：在该连接被服务器关闭之前，可被流水线化的最大HTTP请求数（默认为100）
enableLookups：启用DNS查询（默认是DNS查询被禁用）
compression：连接器是否启用HTTP/1.1 GZIP压缩，为了节省服务器带宽
compressionMinSize：指定输出响应数据的最小大小（默认为2048，2KB）
compressableMimeType：可使用HTTP压缩的文件类型
server：覆盖HTTP响应的Server头信息
-->
<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
maxThreads="512"
minSpareThreads="10"
acceptCount="768"
connectionTimeout="1000"
maxConnections="1280"
keepAliveTimeout="300000"
maxKeepAliveRequests="512"
enableLookups="false"
URIEncoding="utf-8"
redirectPort="8443"
compression="on" compressionMinSize="1024" compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,application/json,application/xml"
server="webserver" />
[参考]
The HTTP Connector - Tomcat 7 Configuration Reference
3. Client
客户端HTTP "Keep-Alive"实现代码，请打开下一行的链接。
KeepAliveHttpClientsTest -> httpclient-x
【结果验证】
使用 "sudo netstat -antp | grep 80" 监控与Nginx相关的线程状态
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
协议 接收队列长度 发送队列长度 本地socket的地址和端口号 远程socket的地址和端口号 socket状态 进程id/进程名称
套接字(socket)状态
ESTABLISHED：含有一条已建立连接(connection)的socket
SYN_SENT：正在积极尝试建立一条连接的socket
SYN_RECV：接收到来自网络的一个连接请求
FIN_WAIT1：socket已关闭，同时连接正在关闭中
FIN_WAIT2：连接已关闭，同时socket正在等待远程终端的一个关闭请求
TIME_WAIT：socket正在等待关闭仍然在网络中的处理包
CLOSE：socket未被使用
CLOSE_WAIT：远程终端已经关闭，等待本地socket关闭
LAST_ACK：远程终端已经关闭，同时本地socket也关闭了。等待确认包
LISTEN：socket正在监听传入的连接
CLOSING：两边socket都已关闭，但仍然还没有我们所需要的发送数据
UNKNOWN：未知的socket状态
=====================
单个请求的线程状态
=====================
# 第1次请求，nginx分别与上游服务器(tomcat)、client互相建立1条连接
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:47272 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker (nginx -> tomcat)
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53240 ESTABLISHED 1014/nginx: worker (nginx -> client)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53240 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13845/java (client -> nginx)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47272 ESTABLISHED 10912/java (tomcat -> nginx)
# 休眠10秒钟后，发起第2次请求
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:47272 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53240 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53240 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13845/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47272 ESTABLISHED 10912/java
# 超过keepalive存活时间(5min)后，nginx已断开与上游服务器(tomcat)的长连接，同时与client连接进入关闭过程
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53240 FIN_WAIT2 - (nginx -> client)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 1 0 127.0.0.1:53240 127.0.0.1:80 CLOSE_WAIT 13845/java (client -> nginx)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47272 TIME_WAIT - (tomcat -> nginx)
# 休眠7分钟后，发起第3次请求。nginx与上游服务器(tomcat)、client重新建立新的长连接(不同的端口号)
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53242 ESTABLISHED 1014/nginx: worker (nginx -> client)
tcp 0 0 127.0.0.1:47274 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker (nginx -> tomcat)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53242 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13845/java (client -> nginx)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47274 ESTABLISHED 10912/java (tomcat -> nginx)
# 休眠10秒钟后，发起第4次请求
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53242 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:47274 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53242 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13845/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47274 ESTABLISHED 10912/java
# 请求刚结束后，nginx断开与client的长连接，但与上游服务器(tomcat)的长连接还打开着，直到超过keepalive存活时间(5min)后才会被关闭。若在keepalive存活时间内再次发起请求，nginx与上游服务器(tomcat)的长连接会被重用
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:47274 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker (nginx -> tomcat)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53242 127.0.0.1:80 TIME_WAIT - (client -> nginx)
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47274 ESTABLISHED 10912/java (tomcat -> nginx)
# 请求结束1分钟后，client到nginx的TIME_WAIT长连接也被释放
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:47274 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47274 ESTABLISHED 10912/java
# 请求结束5分钟后，nginx断开与上游服务器(tomcat)的长连接
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47274 TIME_WAIT - (tomcat -> nginx)
========================
3个并发请求的线程状态
========================
# 第1次请求，nginx分别与上游服务器(tomcat)、client互相建立3条连接
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1010/nginx
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53245 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:47279 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53247 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:47281 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:80 127.0.0.1:53246 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp 0 0 127.0.0.1:47280 127.0.0.1:8080 ESTABLISHED 1014/nginx: worker
tcp6 0 0 127.0.0.1:8005 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 :::8080 :::* LISTEN 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53247 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13976/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53245 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13976/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47281 ESTABLISHED 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47280 ESTABLISHED 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:53246 127.0.0.1:80 ESTABLISHED 13976/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47279 ESTABLISHED 10912/java
tcp6 0 0 127.0.0.1:8080 127.0.0.1:47274 TIME_WAIT -
[参考]
netstat(8) - Print network connections, routing tables, interface statistics - Linux manual page
至此，长连接验证完毕！
玩的开心！^_^
