在 Windows 使用 Nginx/HAProxy 实现负载均衡

在本实验中，我们将在 Windows 系统 上使用 Python 编写一个 TCP 服务器 ，并启动两个服务实例。然后使用 Nginx 或 HAProxy 作为负载均衡器，将来自多个客户端的请求分发到这两个服务实例上，验证负载均衡效果。

🧩 环境准备

• 操作系统：Windows 10 / Windows 11
• Python 3.x（建议使用 Python 3.10+）
• Nginx for Windows 或 HAProxy for Windows
• 10 个客户端（使用 Python 编写）

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一、Python TCP 服务器代码

📁 server.py

import socket

def start_server(port):
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    server_socket.bind(('0.0.0.0', port))
    server_socket.listen(5)
    print(f"Server started on port {port}")

    while True:
        client_socket, addr = server_socket.accept()
        print(f"Connection from {addr}")
        data = client_socket.recv(1024)
        print(f"Received: {data.decode()}")

        response = f"Response from server on port {port}\n"
        client_socket.sendall(response.encode())
        client_socket.close()

if __name__ == "__main__":
    import sys
    if len(sys.argv) != 2:
        print("Usage: python server.py <port>")
        sys.exit(1)
    port = int(sys.argv[1])
    start_server(port)

🔧 启动两个服务实例

打开两个命令行窗口，分别运行：

# 第一个服务实例
python server.py 8000

# 第二个服务实例
python server.py 8001

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二、使用 Nginx 做 TCP 负载均衡（Windows 版本）

Nginx Windows 版本默认 不包含 stream 模块 ，所以需要使用 第三方模块 或使用 WSL（推荐使用 WSL）。不过我们这里使用 Nginx for Windows 的 stream 模块支持版本。

1. 下载并安装 Nginx for Windows（含 stream 模块）

推荐使用 Nginx + stream module for Windows 或使用 XAMPP 中的 Nginx。

下载后解压到目录，例如：C:\nginx

2. 配置 Nginx TCP 负载均衡

编辑 C:\nginx\conf\nginx.conf，在文件末尾添加：

stream {
    upstream tcp_backend {
        least_conn;
        server 127.0.0.1:8000;
        server 127.0.0.1:8001;
    }

    server {
        listen 9000;
        proxy_pass tcp_backend;
    }
}

3. 启动 Nginx

在命令行中进入 Nginx 目录并启动：

cd C:\nginx
start nginx

检查是否启动成功：

nginx -t

如果配置正确，不会报错。

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三、使用 HAProxy 做 TCP 负载均衡（Windows 版本）

1. 下载并安装 HAProxy for Windows

前往 HAProxy 官方下载页面 或使用 HAProxy for Windows。

解压后放到 C:\haproxy。

2. 配置 HAProxy

创建配置文件 C:\haproxy\haproxy.cfg：

global
    log 127.0.0.1 local0
    log 127.0.0.1 local1 notice
    chroot C:/haproxy
    stats socket ipv4@127.0.0.1:9999 level admin
    stats timeout 30s
    user haproxy
    group haproxy
    daemon

defaults
    log     global
    mode    tcp
    option  tcplog
    timeout connect 5000ms
    timeout client  60000ms
    timeout server  60000ms

frontend tcp_front
    bind *:9000
    default_backend tcp_back

backend tcp_back
    balance leastconn
    server server1 127.0.0.1:8000 check
    server server2 127.0.0.1:8001 check

3. 启动 HAProxy

打开命令行，进入 HAProxy 目录并运行：

cd C:\haproxy
haproxy.exe -f haproxy.cfg

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四、编写客户端测试负载均衡效果（Windows）

📁 client.py

import socket
import sys
import threading

def send_request(client_id):
    client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    client_socket.connect(('127.0.0.1', 9000))
    message = f"Hello from client {client_id}"
    client_socket.sendall(message.encode())
    response = client_socket.recv(1024).decode()
    print(f"Client {client_id} received: {response}")
    client_socket.close()

if __name__ == "__main__":
    threads = []
    for i in range(1, 11):  # 启动10个客户端
        t = threading.Thread(target=send_request, args=(i,))
        threads.append(t)
        t.start()

    for t in threads:
        t.join()

🚀 运行客户端测试

python client.py

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五、查看服务器日志确认负载均衡效果

运行两个服务端（8000 和 8001），观察它们的输出日志，确认请求是否被交替分配。

示例输出（server.py）：

Connection from ('127.0.0.1', 54321)
Received: Hello from client 1
Connection from ('127.0.0.1', 54322)
Received: Hello from client 2

如果两个服务端交替收到请求，说明负载均衡生效。

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六、常见问题与注意事项（Windows）

问题	解决方法
bind: permission denied	使用管理员权限运行 CMD
socket.error: [WinError 10048]	确保端口未被占用
Nginx 启动失败	检查 nginx.conf 是否语法正确，关闭占用 80/9000 端口的程序
HAProxy 启动失败	检查配置文件路径、端口是否被占用
Windows 防火墙拦截	添加 Nginx/HAProxy 为允许通过防火墙的程序

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七、总结

工具	协议支持	负载均衡算法	Windows 支持	优点
Nginx	TCP（需 stream 模块）	least_conn, round-robin	有限（推荐使用 WSL）	易于配置，适合 HTTP/TCP 混合场景
HAProxy	TCP	least_conn, round-robin, uri 等	支持（需下载 Windows 版本）	专业 TCP 负载均衡器，功能丰富

有兴趣的还可以继续实现 HTTPS、限流、健康检查等功能！