Nginx 四层负载均衡结合 SSL 卸载:利用 ssl_preread 模块按域名转发

大瑶酱_2366

大瑶酱_2366

2026-05-07

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原创

Nginx四层负载均衡默认不解析HTTP,但通过启用ssl_preread模块可读取SNI字段实现按域名分流,并结合SSL卸载将TLS流量路由至不同后端TCP服务。

nginx 四层负载均衡结合 ssl 卸载:利用 ssl_preread 模块按域名转发

Nginx 四层负载均衡本身不解析 HTTP 协议,因此默认无法根据域名(SNI)做路由。但通过 ssl_preread 模块,可以在 TLS 握手初期读取客户端发送的 SNI(Server Name Indication)字段,从而在四层阶段实现“按域名分流”,再结合 SSL 卸载(即在 Nginx 终止 TLS),就能兼顾性能与灵活性。

这个组合适用于多租户数据库网关、混合协议网关(如多个 MySQL 实例共用 443 端口)、或需将不同域名的 TLS 流量导向不同后端 TCP 服务(如不同客户的 Redis/PostgreSQL 实例)等场景。


前提:确认 ssl_preread 模块已启用

该模块从 Nginx 1.11.5 起内置,但编译时需显式开启:

nginx -V 2>&1 | grep -o with-stream
nginx -V 2>&1 | grep -o with-ssl-preread

若无 with-ssl-preread,需重新编译:

./configure --with-stream --with-stream_ssl_preread_module --with-stream_ssl_module ...

注意:--with-stream_ssl_preread_module 和 --with-stream_ssl_module 必须同时启用,缺一则无法读取 SNI 或建立 TLS 代理。


核心配置:基于 SNI 的四层路由 + SSL 卸载

stream 块中不能直接写 ssl_certificate(那是 http 块的功能),SSL 卸载在此处体现为:Nginx 终止客户端 TLS 连接,并以明文 TCP 连接转发至后端。关键靠 proxy_ssl 系列指令配合 ssl_preread on 实现识别与转发。

示例:同一 443 端口,根据 SNI 将流量分发到两个不同 MySQL 实例

stream {
    # 启用 SNI 解析(必须放在 server 块内或 upstream 上方)
    map $ssl_preread_server_name $backend_mysql {
        hostnames;
        db1.example.com   mysql-db1;
        db2.example.com   mysql-db2;
        default           mysql-db1;  # 默认兜底
    }

    upstream mysql-db1 {
        server 192.168.10.11:3306;
    }
    upstream mysql-db2 {
        server 192.168.10.12:3306;
    }

    server {
        listen 443 ssl;
        ssl_preread on;  # 关键:开启 SNI 预读

        # SSL 卸载所需证书(用于和客户端完成 TLS 握手)
        ssl_certificate     /etc/nginx/ssl/wildcard.example.com.pem;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/wildcard.example.com.key;

        # 转发到对应 upstream
        proxy_pass $backend_mysql;

        # 可选:连接超时控制
        proxy_timeout 1h;
        proxy_responses 1;
    }
}

⚠️ 注意事项:

  • listen 443 ssl 表示该 server 接收 TLS 流量(不是普通 TCP);
  • ssl_preread on 必须开启,否则 $ssl_preread_server_name 为空;
  • ssl_certificate 和 ssl_certificate_key 是必需的——Nginx 需用它们响应 ClientHello,完成 TLS 握手(即 SSL 卸载);
  • 后端(如 MySQL)收到的是明文 TCP 连接,无需支持 TLS(除非你额外启用 proxy_ssl on 做二次加密,那就不算卸载了);
  • map 块必须定义在 stream { } 内,且在所有 upstream 之前(语法顺序敏感);
  • hostnames 参数允许使用通配符域名(如 *.example.com),但仅匹配一级子域。

验证与调试方法

  • 使用 OpenSSL 检查 SNI 是否被正确识别:

    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
    openssl s_client -connect your.nginx.ip:443 -servername db1.example.com -quiet 2>/dev/null | head -5

    若返回 MySQL 的初始握手包(如 0a382e30... 开头的二进制流),说明 SNI 匹配成功且已透传。

  • 查看 Nginx 错误日志:

    tail -f /var/log/nginx/error.log

    常见报错:

    • no "ssl_certificate" is defined → 忘加证书路径;
    • the "ssl_preread" directive must be enabled → ssl_preread on 缺失;
    • unknown variable "$ssl_preread_server_name" → map 块位置错误或未加载 ssl_preread 模块。
  • 使用 nginx -t 检查语法,确保 stream 块与 http 块同级、且位于 events 之后。


进阶:多协议共用 443 端口(HTTP + MySQL + 自定义 TCP)

可通过 ssl_preread_server_name + 多层 map 实现协议识别:

map $ssl_preread_server_name $proto_backend {
    ~^api\.      http-backend;
    ~^db\.       mysql-backend;
    ~^redis\.    redis-backend;
    default      http-backend;
}

map $proto_backend $upstream_name {
    http-backend    http_upstream;
    mysql-backend   mysql_upstream;
    redis-backend   redis_upstream;
}

再配合不同 upstream 定义和 proxy_pass $upstream_name,即可在一个端口承载多种 TLS 服务。

这种架构常见于边缘网关、SaaS 平台统一接入层,既节省端口资源,又保持四层性能优势。

不复杂但容易忽略。

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