如何在 Nginx 中实现对 SSL 握手延迟的实时 Prometheus 指标采集

星墨小哥_1026

星墨小哥_1026

2026-05-06

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原创

Nginx 原生不支持 SSL 握手延迟指标,需用 OpenResty + ssl_certificate_by_lua_block 在 TLS 握手完成瞬间打点,结合 nginx-lua-prometheus 直方图采集毫秒级时序数据,并通过独立 HTTP 端口暴露供 Prometheus 抓取。

如何在 nginx 中实现对 ssl 握手延迟的实时 prometheus 指标采集

在 Nginx 中直接暴露 SSL 握手延迟的原生 Prometheus 指标不可行,因为官方模块不提供该维度的毫秒级时序数据。但可通过 OpenResty + Lua + nginx-lua-prometheus 组合,在 TLS 握手完成瞬间打点,实现高精度、低开销的实时采集。

启用 SSL 握手时间捕获的关键前提

Nginx 本身在 ssl_handshake 阶段不暴露可编程钩子,必须升级为 OpenResty(基于 Nginx 的增强版),并启用 ssl_certificate_by_lua* 阶段——这是唯一能在 TLS 握手成功后、HTTP 请求解析前执行 Lua 代码的阶段,也是记录握手结束时间的精确位置。

  • 确保使用 OpenResty ≥ 1.21.4.2(支持完整 ssl_certificate_by_lua_block)
  • 关闭 ssl_session_cache 或设为 shared 模式(避免复用会跳过完整握手,导致指标缺失)
  • 禁用 HTTP/2 的早期 ALPN 协商干扰(添加 ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3; 明确限定)

在 ssl_certificate_by_lua_block 中记录握手耗时

利用 Lua 的 ngx.now() 在握手开始与结束两个关键点打时间戳。由于无法在真正“开始”时介入,采用“请求到达时预估起点 + 握手成功时确认终点”的策略:

SSL Certificate Monitor
SSL Certificate Monitor

检查一个或多个域名的 SSL/TLS 证书到期时间、颁发者、协议及 SAN 信息,用于应要求检查证书、监控到期或验证 HTTPS 等场景。

下载
  • 在 init_worker_by_lua_block 中初始化一个计数器和直方图(如 ssl_handshake_duration_seconds)
  • 在 ssl_certificate_by_lua_block 开头调用 ngx.var.time_iso8601 或 ngx.now() 记录当前时间作为近似起点(实际偏差 ≤ 1ms)
  • 在 block 末尾再次调用 ngx.now(),相减得到握手延迟,写入 Prometheus 直方图:
    histogram:observe(ngx.now() - start_time, {server_name = ngx.var.server_name})
  • 注意:此阶段不能访问 $request_time 或 $upstream_connect_time,仅能依赖 Lua 本地时钟

暴露指标并配置 Prometheus 抓取

通过 prometheus_metrics location 暴露指标,需单独启用一个非 TLS 的 metrics 端口(如 9145),避免 HTTPS 自身引入额外延迟干扰观测:

  • 在 server 块外新增监听 listen 9145; 的纯 HTTP server,仅含 location /metrics { content_by_lua_block { prometheus:collect() } }
  • Prometheus 配置 job,抓取该端口,添加 metric_relabel_configs 过滤出以 ssl_handshake_ 开头的指标
  • 建议对直方图设置合理分位(0.5/0.9/0.99),桶边界覆盖 50ms–2000ms(覆盖多数公网握手场景)

验证与常见陷阱规避

部署后用 curl http://localhost:9145/metrics | grep ssl_handshake 检查指标是否生成;用 openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com 2>/dev/null | wc -l 触发真实握手并观察指标增量。

  • 若指标长期为 0:检查 OpenResty 版本、ssl_certificate_by_lua_block 是否被语法错误阻断(查看 error.log 中 lua 错误)
  • 若数值异常偏高(>5s):确认未在该阶段执行阻塞操作(如同步 DNS 查询、HTTP 调用)
  • 若同一域名出现多个 server_name 标签值:检查 SNI 配置是否正确,避免 fallback 到 default_server 导致标签混乱

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