Neutron社区每周记（12.5-12.9）| 长连接是什么东西？HAProxy 又是如何使用长连接的？

Posted 2021-05-01 同方有云

背景介绍

HTTP Keep Alive 指的是 HTTP 的长连接，HTTP 的长连接和短连接本质上是 TCP 的长连接和短连接。HTTP 属于应用层协议，在传输层使用 TCP 协议，在网络协议层使用 IP 协议。那么，什么是长连接，短连接呢？在 HTTP / 1.0 中默认使用短连接，也就是说，客户端和服务端之间没进行一次 HTTP 连接，就会建立一次连接，在任务结束后中断连接，当客户端访问 Web 资源时，每遇到这样一个 Web 资源，客户端就会重新建立一个 HTTP 会话（包括 TCP 连接和 HTTP 连接）。

 
从 HTTP / 1.1 起，默认使用长连接。使用长连接的 HTTP 协议，会在响应头中添加如下代码：
Connection: keep-alive

在使用长连接的情况下，当完成一次 HTTP 请求后，客户端和服务器之间用于传输 HTTP 数据的 TCP 连接不会关闭，当客户端再次方位这个服务器时，会继续使用这一条已经建立的可连接。Keep-Alive 不会永久保持这个连接，一般都有一个保持时间，在不同的服务器中可以设定这个时间。

我们使用 nginx 作为后端服务器，通过 NGINX 配置文件的 http 选项中添加：keepalive_timeout  65; // 设置 65 秒维持的长连接时间将 NGINX 配置成 Keep Alive 形式。

HTTP长连接

我们可以利用 『ab』软件发送 HTTP 请求，在 NGINX 服务器上抓包进行分析。『ab』通过 『-k』参数使用 HTTP 长连接特性，在发送 10 个 HTTP 请求。例如：

ab -n 10 -c 1 -k http://10.10.10.12:222/

在 NGINX 服务器上抓包如下：

上图中，10.10.10.12 为 NGINX 服务器，客户端 IP 为 10.10.10.9 ，通过上图我们可以看出，只建立了一条 TCP 连接，在这条 TCP 连接上又建立了 10 条 HTTP 连接，我们可以通过 wireshark 会话功能查看 TCP 流：

可以看出确实只建立了一条 TCP 流。

HTTP短连接

我们继续使用 『ab』软件发送 10 个 HTTP 请求，但是不使用 HTTP Keep Alive 功能。使用如下命令发送请求（10 个 HTTP 请求）：
ab -n 10 -c 1 http://10.10.10.12:222/

在 NGINX 服务器上抓包如下：

由于包量较多，只截取了一部分图，如上。我们可以看出，在建立每个 HTTP 之前，都会建立一个 HTTP 连接，

使用 wireshark 的会话功能，如下：

可以看出确实有十条 TCP 连接。

HAProxy 中的 HTTP 长连接和短连接

HAProxy 默认使用了 HTTP 的 Keep Alive 功能，当然是在后端 Real Server 支持了 HTTP Keep Alive的情况下，一般情况下，一些 Web 服务器（Apache 、NGINX 等）都可以配置该特性，但是比较简单的Web 服务，比如使用 python 自带的 SimpleHTTPServer 不支持 HTTP 的 Keep Alive，因此我们在做测试时最好选择一些标准的 Web 服务器作为 Real Server。

那么，我们如何测试呢？

测试拓扑

基于 Neutron LBaaS 现有的拓扑结构，我们创建一个 Loadbalancer ，并且绑定 FIP 2.2.0.15，我们可以进行如下扩展：

另外，HAProxy 的配置文件如下：

 
在网络测试正常后，我们进入 netns proxy 中，使用 『ab』软件在使用 HTTP Keep Alive 情况下，发送一些 HTTP 请求：ab -n 10 -c 1 -k http://2.2.0.15:2222/

在后端 NGINX 服务器上抓包，可以看到如下情况：

TCP 会话如下：

可以看到只建立了一条 TCP 连接，建立了 10 条 HTTP 连接，因此确实是 HTTP 的长连接。
 
HAProxy 通过 option httpclose 选项控制是否在一次 HTTP 连接后断开此 HTTP 连接。此参数在监听器（frontend）和资源池（backend）中都可配置，分别可控制客户端和 HAProxy，HAProxy 和 Real Server 的 HTTP 连接情况。
 
那么，在监听器和资源池中都添加了 option httpclose 参数后，再进行测试是怎样的情况呢？

由于在监听器中也添加了 option httpclose ，那么在 ab 的命令行中就不能再使用 -k 参数了，那么进行如下测试：
ab -n 10 -c 1 http://2.2.0.15:2222/

在后端 NGINX 服务器中，抓包情况如下：

TCP 会话如下：

可以看出是 10 条 TCP 连接。

长连接和短连接的优点和缺点

从上面我们的测试中可以看出，长连接可以省去较多的 TCP 建立和关闭的操作，减少浪费，节省时间。因此对于频繁请求资源的客户来说，适用长连接。但是存在的问题是，由于 HTTP 长连接存活功能的探测周期太长，随着客户端连接越来越多，后端 Real Server 早晚有扛不住的时候，从而造成了资源的浪费。

因此，长连接和短连接的选择要对具体的使用场景进行合适的配置。

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