ngx_stream_geo_module在传输层实现高性能 IP Region 路由
一、模块定位与核心价值
- 层次：工作在 Stream (TCP/UDP) 层，和
ngx_http_geo_module的 L7 语义互补。 - 作用：基于客户端 IP 前缀 / 范围生成一个 Nginx 变量，可在后续
proxy_pass、map、limit_conn、access等指令中使用，实现按国家/IDC/网段做链路分流、限速、灰度等策略。 - 性能：所有映射在 启动时一次性 构建基于前缀树的内存索引，请求路径 0 拷贝、0 分支，对高并发 TCP 代理几乎无额外开销。官方曾专门修补内存分配失败与未初始化访问导致的极端崩溃问题，稳定性已被大规模生产验证。
二、典型落地场景
| 场景 | 变量取值 | 策略示例 |
|---|---|---|
| 多活 IDC 就近接入 | $region = 0/1/2 | 内网负载均衡：上海联机流量转向 upstream sh_cluster，北京流量转向 bj_cluster |
| 金融合规 IP 白名单 | $risk = safe / block | 对高风险网段强制断链；安全网段放通 7001 端口 |
| 物联网 MQTT Broker | $country = CN / EU / US | 国别维度限速、强制 TLS、或变更 Keepalive 参数 |
三、指令语法与参数
| 指令 | 语法 | 关键点 |
|---|---|---|
geo | geo [$addr] $var { ... } | $addr 默认 $remote_addr；可改为 $arg_remote_addr 等任意变量 |
| 块参数 | default delete include ranges | ranges 告诉解析器后续条目是 连续 IP 段，加载更快 |
最精确匹配优先：IP 与多条记录匹配时，总是返回最长掩码或最窄区段对应的值。
四、核心原理拆解
- 字典结构：普通 CIDR 用 二叉前缀树，
ranges模式改为 二分查表；两者均在 master 进程启动期构建。 - 惰性求值：变量仅在被引用时查表；若未使用则完全不耗 CPU。
- 容错策略：当被匹配字符串无法解析为 IP 时，内部自动使用 255.255.255.255，从而命中
default。
五、实战配置示例
# 1) 定义国别变量
geo $country {default ZZ; # 未知include /etc/nginx/geo/qqwry_cn.conf;include /etc/nginx/geo/qqwry_us.conf;127.0.0.1/32 CN; # 内部调试
}# 2) TCP 代理 MySQL 并按国别限速
stream {log_format geo '$remote_addr [$country] $status $bytes_sent';limit_conn_zone $country zone=per_cc:10m;upstream mysql_pool { server 10.0.0.10:3306; }server {listen 3306 reuseport;# 每个国家并发连接上限limit_conn per_cc 500;# 国外连接带宽限速 1MiB/s；国内不限if ($country != CN) { set $limit_rate 1m; }proxy_pass mysql_pool;access_log /var/log/nginx/mysql_geo.log geo;}
}
要点说明
- 使用
include将百万级 IP 段分散到多文件，热更新时仅改动单文件后nginx -s reload即生效。 limit_conn_zone可用$country直接做 key，实现跨连接共享的限流。- 如果数据库监听 UNIX-Domain Socket，可把
$addr换为$proxy_protocol_addr兼容 PROXY 协议。
六、使用 ranges 优化加载速度
当同一国家拥有大量连续 B 段时，将文件预处理为 start-ip end-ip 形式并加 ranges;：
geo $country {ranges;default ZZ;include /etc/nginx/geo/ranges_cn.conf; # 文件已按 IP 升序
}
官方基准：百万级条目从磁盘到常驻内存 < 1 s，极大缩短 CI/CD 发布窗口。
七、与 GeoIP/GeoIP2 模块的差异
| 特性 | stream_geo | http_geoip2 |
|---|---|---|
| 数据来源 | 手工 CIDR / ranges | MaxMind MMDB |
| 依赖 | 无（内置实现） | 需第三方动态模块 |
| 查询维度 | 单字段，返回自定义值 | 多字段（国家、城市、ASN…） |
| 典型用途 | 内网网段标记、IDC 分组、合规白名单 | Web 大区重定向、广告投放、内容分发 |
当只需 快速分段 或 业务自定义标签 时，stream_geo 更轻量；若需全球精确地理信息，可在上游负载均衡器使用 GeoIP2，再透传结果给 Stream 模块。
八、常见坑与调优
- 顺序不当：把
default写在最前会导致所有连接直接命中默认值，务必放在最后。 - 未排序文件 + ranges：加载速度取决于升序排序；乱序会让构建 O(N log N)，影响启动。
- IPv4 映射 IPv6：升级到 1.25.0-plus 及以上可避免老版本在
::ffff:1.2.3.4场景下匹配异常。([mailman.nginx.org][2]) - 热更新文件：在外部脚本生成新文件后先
nginx -t，再软链切换，可确保无缝 reload。
九、结语
ngx_stream_geo_module 让我们在 L4 代理 里也能像 HTTP 层一样进行精准的 IP 标签化与策略分发，不必依赖外部防火墙或 GeoIP 数据库，即可轻松实现 IDC 分流、国别限速、风控白名单等高级玩法。理解其 最精确优先匹配 与 惰性求值 原理，再配合 include / ranges 组织大规模网段，就能在保证启动速度与运行性能的同时，做到配置简洁、逻辑清晰、上线安全。