使用Nginx实现TCP四层反向代理
众所周知，海外高性能服务器加不错的线路等于贵得离谱，然而不看网络的话，价格就便宜不少，再选择一台低配的线路不错的VPS作为前端进行代理的就划算很多。做站的话一般通过nginx进行http或者tcp代理，以前一直都在使用http反向代理，好处是配置简单效果也不差，但如果进行https代理，前端也需要配置ssl证书，从安全的角度来说显然是不合理的。因此折腾了下通过Nginx Stream模块进行tcp代理，因为只是传输层协议，便可以不用配置ssl证书。
然而无论那种方式，对于做站来说，都有获取到真实ip的需求。如果是http代理的话，可以通过编译ngx_http_realip_module模块并设置proxy_set_header实现，这里不再讨论。这篇文章着重说下tcp代理的实现方法和过程。
要使用stream模块，编译Nginx的时候需要加上--with-stream参数，然后再nginx.conf中配置，一个简单的代理模型如下：
stream{
...
upstream backend{
server your.domain.com:443
}
server{
listen 443 ssl;
proxy_pass backend;
...
}
}而要实现代理多个后端还需要用到ngx_stream_ssl_preread_module模块，需要自行编译，该模块可以在不解密的情况下，通过SNI获取到访问的域名，之后在server中加入ssl_preread on，示例如下：
stream{
...
map $ssl_preread_server_name $backend {
server-1.com server_1;
server-2.com server_2;
...
default server_1;
}
upstream server_1{
server server-1.com:443;
}
upstream server_2{
server server-2.com:443;
}
...
server{
listen 443 ssl;
ssl_preread on;
proxy_pass backend;
...
}
}那么如tcp代理如何获取到真实ip呢，这里就需要用到proxy_protocol协议，该协议是HAProxy作者开发的一个开源协议，通过添加tcp头信息传递客户端的参数。具体的实现主要是参考了Nginx官方的文档Accepting the PROXY Protocol。具体的实现不算复杂，proxy_protocol需要两个角色sender和receiver，都指定proxy_protocol协议即可，示例如下：
stream{
...
# 这里修改记录格式为$proxy_protocol_addr
log_format basic '$proxy_protocol_addr - $remote_user [$time_local] '
'$protocol $status $bytes_sent $bytes_received '
'$session_time';
map $ssl_preread_server_name $backend {
server-1.com server_1;
server-2.com server_2;
...
default server_1;
}
upstream server_1{
server server-1.com:443;
}
upstream server_2{
server server-2.com:443;
}
...
server{
listen 443 ssl;
ssl_preread on;
proxy_protocol on; # 这里打开proxy_protocol协议
proxy_pass backend;
...
}
}正确的接受信息，需要在server的listen端口后加上proxy_protocol，如listen 443 ssl http2 proxy_protocol;并设置tcp代理的CIDR地址：
set_real_ip_from 192.168.1.0/24;
real_ip_header proxy_protocol;对于http，记录真实ip需要设置proxy_set_header：
http {
proxy_set_header X-Real-IP $proxy_protocol_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_protocol_addr;
}以上设置便可以通过tcp反向代理并获取到真实ip了，由于我是国内外分线路解析，国内走前端代理，国外直连，因此我的问题并没有解决。最开始发现前端能访问，后端无法直接访问，也就是国内能访问到，而国外则无法连接，查看error.log日志也发现乱码并提示broken header：
而后在这篇帖子中发现问题，研究发现proxy_protocol的接收端必须在接收到完整有效的proxy_protocol头部后才能开始处理连接数据，sender在与receiver之间建立连接后，会先发送一个带有客户信息的tcp header，因为更改了tcp协议，receiver也必须支持proxy_protocol，否则不能识别tcp包头，导致无法成功建立连接。也就是如果服务器接收到的第一个数据包不符合proxy_protocol的格式，服务器会直接终止连接。而我的策略是国外走的是直连，并不需要proxy_protocol，添加上的话没有前端发送对应的协议，就会无法打开，而如果去掉的话，就会变成国外能访问，国内无法访问。
最终的解决方案与stackoverflow上的一篇帖子中提到的类似，国外保留443接口直连，使用传统协议，而前端将请求转发到后端的另一个端口，设置防火墙该端口只能通过前端的ip访问，并通过Nginx监听接受proxy_protocol协议。这样就解决了在tcp代理的同时分线路的问题，最终实现了国内访问解析到前端，然后通过tcp四层反向代理到后端并传递真实ip，而国外访问直接解析到后端源站。
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