【Nginx】Nginx配置负载均衡详解

cyber_两只龙宝2026-04-10 16:17

前情提要：本篇博客详细介绍了使用Nginx配置七层负载均衡（通过http反向代理负载均衡）和四层负载均衡（tcp/udp）的全部流程。

一、Nginx配置http反向代理负载均衡

Nginx 可以基于ngx_http_upstream_module模块提 供服务器分组转发、权重分配、状态监测、调度算法等高级功能

官方文档： https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_upstream_module.html

1.1 http upstream的配置参数

  • 配置模板示例
cpp 复制代码 
#自定义一组服务器，配置在http块内
upstream name {
	server .....
	......
}

#示例
upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server 127.0.0.1:8080  max_fails=3 fail_timeout=30s;
  server unix:/tmp/backend3;
  server backup1.example.com backup;
}

server address [parameters];
#配置一个后端web服务器，配置在upstream内，至少要有一个server服务器配置。
  • server支持的parameters
cpp 复制代码 
#server支持的parameters如下：
weight=number       #设置权重，默认为1,实现类似于LVS中的WRR,WLC等

max_conns=number    #给当前后端server设置最大活动链接数，默认为0表示没有限制

max_fails=number 	#后端服务器的下线条件,当客户端访问时,对本次调度选中的后端服务器连续进行 检测多少次,如果都失败就标记为					不可用,默认为1次,当客户端访问时,才会利用TCP触发对探测后端服务器健 康性检查,而非周期性的探测

fail_timeout=time   #后端服务器的上线条件,对已经检测到处于不可用的后端服务器,每隔此时间间隔 再次进行检测是否恢复可用，如					果发现可用,则将后端服务器参与调度,默认为10秒

backup              #设置为备份服务器，当所有后端服务器不可用时,才会启用此备用服务器

down                #标记为down状态,可以平滑下线后端服务器

resolve 			#当server定义的是主机名的时候，当A记录发生变化会自动应用新IP而不用重启nginx
  • hash计算
cpp 复制代码 
hash KEY [consistent];
#基于指定请求报文中首部字段或者URI等key做hash计算，使用consistent参数，将使用ketama一致性hash算法，适用于后端是Cache服务器（如varnish）时使用，consistent定义使用一致性hash运算，一致性hash基于取模运算

hash $request_uri consistent;   #基于用户请求的uri做hash
cpp 复制代码 
hash $cookie_sessionid          #基于cookie中的sessionid这个key进行hash调度,实现会话绑定
cpp 复制代码 
ip_hash;
#源地址hash调度方法，基于的客户端的remote_addr(源地址IPv4的前24位或整个IPv6地址)做hash计算，以实现会话保持
cpp 复制代码 
least_conn;
#最少连接调度算法，优先将客户端请求调度到当前连接最少的后端服务器,相当于LVS中的WLC

1.2 反向代理负载均衡示例：后端多台web服务器

配置示例

cpp 复制代码 
# 编辑主配置文件
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
events {
    worker_connections  10000;		# 每个worker进程允许同时打开的最大连接数为10000
    use epoll;						# 使用epoll事件驱动模型（Linux下性能最优）
    accept_mutex on;				# 开启互斥锁，多个worker进程轮流接受新连接，避免"惊群效应"
    multi_accept on;				# 允许每个worker进程一次接受多个新连接
}									# 最大并发连接数 ≈ worker进程数 × worker_connections

# 编辑子配置文件
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf/conf.d/loadbalance.conf
upstream webserver {
    server 172.25.254.11:80 weight=1 fail_timeout=15s max_fails=3;
    server 172.25.254.12:80 weight=1 fail_timeout=15s max_fails=3;
    server 172.25.254.10:8888 backup;

}
server {
    listen 80;
    server_name www.doubledragon.org;

    location ~ / {
        proxy_pass http://webserver;
    }
}

[root@Nginx ~]# systemctl restart nginx

访问测试

cpp 复制代码 
[root@Nginx ~]# curl www.doubledragon.org
172.25.254.11-RS3
[root@Nginx ~]# curl www.doubledragon.org
172.25.254.12-RS4
[root@Nginx ~]# curl www.doubledragon.org
172.25.254.11-RS3
[root@Nginx ~]# curl www.doubledragon.org
172.25.254.12-RS4

二、Nginx配置四层负载均衡

Nginx在1.9.0版本开始支持tcp模式的负载均衡，在1.9.13版本开始支持udp协议的负载，udp主要用于 DNS的域名解析，其配置方式和指令和http 代理类似，其基于ngx_stream_proxy_module模块实现tcp 负载，另外基于模块ngx_stream_upstream_module实现后端服务器分组转发、权重分配、状态监测、 调度算法等高级功能。

如果编译安装,需要指定 --with-stream 选项才能支持ngx_stream_proxy_module模块

官方文档： https://nginx.org/en/docs/stream/ngx_stream_proxy_module.html

2.1 tcp负载均衡配置参数

配置参数示例

cpp 复制代码 
stream {
    #定义stream相关的服务
    Context:main

    upstream backend {
        #定义后端服务器
        hash $remote_addr consistent;   #定义调度算法
        server backend1.example.com:12345 weight=5;    #定义具体server
        server 127.0.0.1:12345 max_fails=3 fail_timeout=30s;
        server unix:/tmp/backend3;
    }

    upstream dns {
        #定义后端服务器
        server 10.0.0.1:53;    #定义具体server
        server dns.example.com:53;
    }

    server {
        #定义server
        listen 12345;  #监听IP:PORT
        proxy_connect_timeout 1s;  #连接超时时间
        proxy_timeout 3s;  #转发超时时间
        proxy_pass backend;    #转发到具体服务器组
    }

    server {
        listen 127.0.0.1:53 udp reuseport;
        proxy_timeout 20s;
        proxy_pass dns;
    }

    server {
        listen [::1]:12345;
        proxy_pass unix:/tmp/stream.socket;
    }

}
}

2.2 tcp负载均衡示例：mysql服务器的负载均衡

后端服务器安装mariadb

环境配置

cpp 复制代码 
# RS3，RS4均安装mariadb
[root@RS4 ~]# dnf install mariadb-server -y

# 编辑mariadb配置文件配置server-id
[root@RS3 ~]# vim /etc/my.cnf.d/mariadb-server.cnf 
[mysqld]
server-id=12

# 启动服务并创建远程连接用户
[root@RS4 ~]# systemctl enable --now mariadb
MariaDB [(none)]> create user dragon@'%' identified by '123';
MariaDB [(none)]> grant all on *.* to dragon@'%';

配置示例

cpp 复制代码 
# 编辑主配置文件
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
stream {
        upstream mysql_server {
                server 172.25.254.11:3306 max_fails=3 fail_timeout=30s;
                server 172.25.254.12:3306 max_fails=3 fail_timeout=30s;
        }

        server {
                listen 172.25.254.10:3306;
                proxy_pass mysql_server;
                proxy_connect_timeout 30s;
                proxy_timeout 300s;
        }
}
[root@Nginx ~]# nginx -s reload

访问测试

cpp 复制代码 
[root@Nginx ~]# mysql -udragon -p123 -h172.25.254.10 -e "select @@server_id"
+-------------+
| @@server_id |
+-------------+
|          11 |
+-------------+
[root@Nginx ~]# mysql -udragon -p123 -h172.25.254.10 -e "select @@server_id"
\+-------------+
| @@server_id |
+-------------+
|          12 |
+-------------+
# 可见可以成功实现负载均衡

# 在RS3停止mysql服务后再访问
[root@RS3 ~]# systemctl disable --now mariadb
[root@Nginx ~]# mysql -udragon -p123 -h172.25.254.10 -e "select @@server_id"
+-------------+
| @@server_id |
+-------------+
|          12 |
+-------------+
[root@Nginx ~]# mysql -udragon -p123 -h172.25.254.10 -e "select @@server_id"
+-------------+
| @@server_id |
+-------------+
|          12 |
+-------------+

2.3 udp负载均衡示例：DNS服务器的负载均衡

环境配置

cpp 复制代码 
# RS3 RS4均做以下操作
[root@RS3 ~]# dnf install bind -y

# 编辑dns服务的配置文件
[root@RS4 ~]# vim /etc/named.conf 
options {
//      listen-on port 53 { 127.0.0.1; };
//      listen-on-v6 port 53 { ::1; };
        directory       "/var/named";
        dump-file       "/var/named/data/cache_dump.db";
        statistics-file "/var/named/data/named_stats.txt";
        memstatistics-file "/var/named/data/named_mem_stats.txt";
        secroots-file   "/var/named/data/named.secroots";
        recursing-file  "/var/named/data/named.recursing";
//      allow-query     { localhost; };
        dnssec-validation no;		# 注意该参数配置文件中自带，需要注意不要写重复
        
[root@RS4 ~]# vim /etc/named.rfc1912.zones 
zone "doubledragon.org" IN {
        type master;
        file "doubledragon.org.zone";
        allow-update { none; };
};

[root@RS4 ~]# cd /var/named/
[root@RS4 named]# cp -p named.localhost doubledragon.org.zone
[root@RS4 named]# vim doubledragon.org.zone 
$TTL 1D
@       IN SOA  dns.doubledragon.org. rname.invalid. (
                                        0       ; serial
                                        1D      ; refresh
                                        1H      ; retry
                                        1W      ; expire
                                        3H )    ; minimum
        NS      dns.doubledragon.org.
dns     A       172.25.254.11	# 该处写RS主机的IP

[root@RS4 ~]# systemctl enable --now named

nginx配置示例

cpp 复制代码 
# 编辑主配置文件
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
        upstream dns_server {
                server 172.25.254.11:53 max_fails=3 fail_timeout=30s;
                server 172.25.254.12:53 max_fails=3 fail_timeout=30s;
        }

        server {
                listen 172.25.254.10:53 udp;
                proxy_pass dns_server;
                proxy_timeout 1s;
                proxy_responses 1;
                error_log logs/dns.log;
        }
        
[root@Nginx ~]# nginx -s reload

访问测试

cpp 复制代码 
[root@Nginx ~]# dig dns.doubledragon.org @172.25.254.10

; <<>> DiG 9.16.23-RH <<>> dns.doubledragon.org @172.25.254.10
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 9323
;; flags: qr aa rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 1232
; COOKIE: d953041067ab57bc0100000069c50cdc983f78699b1e89a7 (good)
;; QUESTION SECTION:
;dns.doubledragon.org.		IN	A

;; ANSWER SECTION:
dns.doubledragon.org.	86400	IN	A	172.25.254.12    ###

;; Query time: 0 msec
;; SERVER: 172.25.254.10#53(172.25.254.10)
;; WHEN: Thu Mar 26 18:39:25 CST 2026
;; MSG SIZE  rcvd: 93

[root@Nginx ~]# dig dns.doubledragon.org @172.25.254.10

; <<>> DiG 9.16.23-RH <<>> dns.doubledragon.org @172.25.254.10
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 10858
;; flags: qr aa rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 1232
; COOKIE: 72e011a967b868a90100000069c50cddc78ed6604d9f2ec2 (good)
;; QUESTION SECTION:
;dns.doubledragon.org.		IN	A

;; ANSWER SECTION:
dns.doubledragon.org.	86400	IN	A	172.25.254.11    ###

;; Query time: 2 msec
;; SERVER: 172.25.254.10#53(172.25.254.10)
;; WHEN: Thu Mar 26 18:39:26 CST 2026
;; MSG SIZE  rcvd: 93

通过测试结果可见两次DNS解析分别调度到了不同的DNS服务器

至此实验结束，成功完成了nginx的七层负载均衡和四层负载均衡的配置和案例。

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