Ubuntu 22.04服务器如何配置并调优Nginx负载均衡，支持百万级并发请求？

在现代互联网应用中，特别是在 跨境电商、在线游戏、视频直播等高流量场景 中，如何保障服务器的高可用性与低延迟，一直是运维工程师与架构师们面临的一个重要问题。随着业务量的增长和用户量的激增，单一服务器往往难以满足性能需求，负载均衡成为了不可或缺的一部分。

A5数据将在本篇文章将深入探讨在 Ubuntu 24.04 系统下，如何配置和调优 Nginx 负载均衡 ，帮助你应对百万级并发请求的挑战。通过详细的硬件配置、技术细节、代码示例以及性能评测，本文不仅为你提供一个 高性能、高可靠性的负载均衡方案，同时也为你展示如何在实际环境中实现最佳的服务器调优效果。

无论你是在部署跨境电商平台，还是处理大规模 API 流量或视频直播，文章中的解决方案都能为你提供切实可行的优化建议和技术支持。

一、场景定义与目标

我们所在的服务是为 高并发 Web/API 流量提供负载均衡入口，支撑每日数十万 RPS，峰值超百万并发连接。

典型业务场景：

业务场景	特点
电商网站购物流量	突发高并发、短连接频繁
实时 API 服务	低延迟、抗抖动
视频/直播点播	长连接、带宽敏感
移动端请求	多设备、多网络状况

目标指标（The baseline）：

指标	目标值
并发连接数	≥ 1,000,000
请求处理能力	≥ 100,000 RPS
平均响应延迟	≤ 50 ms
CPU 利用率	≤ 60%（非拥堵状态）
平稳无 500/502 错误	高可用流量震荡不掉线

二、香港服务器www.a5idc.com硬件配置参考

1) 负载均衡层（Nginx）服务器

建议使用专用负载均衡服务器，不建议与业务服务器同机。

部件	规格	说明
CPU	32 核 Intel/AMD	高主频优先，支持 large epoll
内存	64--128 GB	缓冲区、大量连接上下文
网络	2 x 25G/40G CN2 BGP	高带宽低延迟
磁盘	1 x NVMe 1TB	OS + 日志落地
操作系统	Ubuntu 24.04 LTS	最新稳定内核支持
内核版本	6.x	更好网络性能

2) 后端应用服务器集群（示例）

Server Role	CPU	Mem	Storage	Notes
App Node	16 核	32 GB	SSD	Web + API 服务
Cache Node	8 核	64 GB	SSD	Redis/Memcached
DB Node	24 核	128 GB	NVMe	主/从 Replication

三、Ubuntu 24.04 & 内核调优

1) 内核参数优化

编辑 /etc/sysctl.conf：

bash 复制代码

sudo tee -a /etc/sysctl.conf <<'EOF'
# 网络队列
net.core.somaxconn = 65535
net.core.netdev_max_backlog = 250000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144

# 端口重用
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 15

# 缓冲区优化
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 33554432
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 33554432
net.core.rmem_max = 33554432
net.core.wmem_max = 33554432

# 禁用 ICMP Redirect
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
EOF

sudo sysctl -p

说明：

somaxconn, netdev_max_backlog：提高 listen/backlog 队列，避免 SYN flood 陷阱
TCP 缓冲区扩大：提高吞吐与并发能力

四、Nginx 负载均衡基本配置

1) 安装 Nginx 主线版

Ubuntu 24.04 默认仓库可能是稳定版，为性能优先推荐使用 Nginx Mainline：

bash 复制代码

sudo apt update
sudo apt install curl gnupg2 ca-certificates lsb-release
curl https://nginx.org/keys/nginx_signing.key | sudo apt-key add -
echo "deb http://nginx.org/packages/mainline/ubuntu `lsb_release -cs` nginx" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/nginx.list
sudo apt update
sudo apt install nginx

2) 基础负载均衡配置

编辑 /etc/nginx/nginx.conf 关键段：

nginx 复制代码

user www-data;
worker_processes auto;
worker_rlimit_nofile 300000;

events {
    use epoll;
    worker_connections 65536;
    multi_accept on;
}

http {
    upstream backend_pool {
        least_conn;
        server 10.0.0.11:80 max_fails=3 fail_timeout=5s;
        server 10.0.0.12:80 max_fails=3 fail_timeout=5s;
        server 10.0.0.13:80 max_fails=3 fail_timeout=5s;
    }

    server {
        listen 80 backlog=65535;

        location / {
            proxy_pass http://backend_pool;
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Connection "";
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }
}

说明：

配置项	作用
`worker_processes auto`	自动根据 CPU 核数生成 worker
`worker_connections`	每个 worker 最大连接数
`multi_accept on`	worker 一次接收更多连接
`least_conn`	最小连接负载均衡算法
`backlog=65535`	增大内核 accept 队列

五、性能调优策略

1) Keepalive 优化

nginx 复制代码

http {
    upstream backend_pool {
        keepalive 128;
        server 10.0.0.11:80;
        server 10.0.0.12:80;
    }

    server {
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Connection "";
    }
}

keepalive：减少 TCP 握手成本。

2) 缓存与压缩

nginx 复制代码

http {
    gzip on;
    gzip_types text/plain application/json text/css application/javascript;
    gzip_min_length 1000;
}

启用 gzip 减少带宽消耗。

六、监控与指标

Nginx Stub Status:

nginx 复制代码

server {
    listen 127.0.0.1:8080;
    location /nginx_status {
        stub_status on;
        access_log off;
    }
}

可通过 curl http://127.0.0.1:8080/nginx_status 观察：

复制代码

Active connections: 254
server accepts handled requests
 1568385 1568385 23970821
Reading: 20 Writing: 100 Waiting: 134

七、压力测试与评估（示例数据）

使用 wrk2 工具压测：

bash 复制代码

wrk2 -t12 -c60000 -d300s -R100000 http://lb.example.com/

压测维度	结果
RPS (requests/sec)	100,000+
平均延迟	~40 ms
99th 延迟	~85 ms
CPU Utilization	~55% (3 x 32 核)
Network IO	稳定，不丢包

八、进一步优化建议

1) TLS/SSL 卸载

若使用 HTTPS，建议启用 TLS Termination：

nginx 复制代码

server {
    listen 443 ssl http2;
    ssl_certificate /etc/nginx/certs/app.crt;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/app.key;
    ssl_session_cache shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 5m;
}

开启 HTTP/2 提高性能。

2) 使用动态权重与健康检查

可结合 Nginx Plus 或开源模块如 nginx_upstream_check_module 做主动健康检查。

3) 日志异步写入

生产环境建议禁用 access_log 或异步：

nginx 复制代码

access_log /var/log/nginx/access.log main buffer=16k flush=5m;

九、总结与注意事项

成功关键点

系统级网络栈调优：TCP 缓冲区、端口范围、队列等是支撑百万级并发基础
Nginx 核心参数调优：正确的 worker/connection/backlog/keepalive 设计
合理硬件布置：高核 CPU + 大内存 + 高带宽网络
监控不可缺失：通过 stub_status/Prometheus/ELK 打通链路
压测验证：生产前必须完成稳定性与边界测试

常见误区

❌ 不调内核参数 → 连接被系统瓶颈卡住

❌ Nginx backlog 设置太小 → 低峰连接丢失

❌ 未启用 epoll → 性能大打折扣