Nginx 负载均衡快速上手：配置示例与健康检查详解

2025/7/11 01:41:10 202 0 0 0

在现代 Web 应用架构中，负载均衡是提高系统可用性和性能的关键技术之一。Nginx 作为一款高性能的 Web 服务器和反向代理服务器，可以轻松地配置为负载均衡器，将客户端请求分发到多个后端服务器，从而避免单点故障，提高系统的整体处理能力。

本文将通过一个简单的配置示例，演示如何使用 Nginx 配置一个基本的负载均衡器，并将请求分发到多个后端服务器。同时，还会详细解释 upstream 的配置，以及如何配置相关的健康检查，确保只有健康的后端服务器才能接收到请求。

1. 准备工作

在开始配置之前，需要准备以下环境：

一台安装了 Nginx 的服务器。
至少两台运行 Web 应用的后端服务器。为了方便演示，可以使用简单的 HTTP 服务器，例如 Python 的 http.server 模块。
```
# 在后端服务器 1 上运行
python3 -m http.server 8081

# 在后端服务器 2 上运行
python3 -m http.server 8082
```
这样就在 8081 和 8082 端口上分别启动了两个简单的 HTTP 服务器。它们将共享当前目录的文件。

2. Nginx 负载均衡配置

Nginx 的负载均衡配置主要涉及 http 块中的 upstream 指令和 server 块中的 proxy_pass 指令。

2.1 配置 `upstream` 块

upstream 块用于定义一组后端服务器，Nginx 会将请求分发到这些服务器。以下是一个简单的 upstream 配置示例：

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com:8081;
        server backend2.example.com:8082;
    }

    # ...
}

在这个例子中，upstream 块定义了一个名为 backend 的服务器组，其中包含两个后端服务器：backend1.example.com:8081 和 backend2.example.com:8082。Nginx 会按照默认的轮询算法，将请求依次分发到这两个服务器。

upstream 块还支持多种配置选项，用于控制负载均衡的行为，例如：

weight: 指定服务器的权重，权重越高，接收到的请求越多。例如，server backend1.example.com:8081 weight=5; 表示 backend1.example.com:8081 的权重为 5，backend2.example.com:8082 的权重默认为 1，因此 backend1.example.com:8081 接收到的请求数量是 backend2.example.com:8082 的 5 倍。
max_fails: 指定在多长时间内，允许服务器连接失败的最大次数。如果超过这个次数，Nginx 会认为服务器不可用，暂时将其从负载均衡列表中移除。
fail_timeout: 指定服务器被认为不可用后，多长时间后再次尝试连接。例如，server backend1.example.com:8081 max_fails=3 fail_timeout=30s; 表示如果在 30 秒内，backend1.example.com:8081 连接失败 3 次，Nginx 会认为它不可用，并在 30 秒后再次尝试连接。
backup: 指定服务器为备用服务器。只有当所有非备用服务器都不可用时，Nginx 才会将请求分发到备用服务器。

2.2 配置 `server` 块

server 块用于定义 Nginx 的虚拟主机，指定监听的端口和域名，以及如何处理客户端请求。以下是一个简单的 server 配置示例：

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com:8081;
        server backend2.example.com:8082;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

在这个例子中，server 块监听 80 端口，域名为 example.com。当客户端请求 example.com 时，location / 块会将请求转发到 upstream 块定义的 backend 服务器组。proxy_pass http://backend; 指令告诉 Nginx 将请求代理到名为 backend 的 upstream。

2.3 完整的 Nginx 配置文件示例

将上面的配置片段组合起来，得到一个完整的 Nginx 配置文件：

http {
    upstream backend {
        server 192.168.1.100:8081 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;
        server 192.168.1.101:8082 max_fails=3 fail_timeout=30s backup;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }

        error_log /var/log/nginx/error.log;
        access_log /var/log/nginx/access.log;
    }
}

upstream backend: 定义了一个名为 backend 的 upstream，包含两个服务器。
- 192.168.1.100:8081 的权重为 5，表示它会处理更多的请求。如果该服务器在 30 秒内失败 3 次，则会被暂时标记为不可用。
- 192.168.1.101:8082 被标记为 backup，只有当主服务器不可用时，才会启用。
server: 定义了监听 80 端口的虚拟主机 example.com。
location /: 将所有请求 (/) 代理到 backend upstream。
proxy_set_header: 设置传递给后端服务器的 HTTP 头，包括原始主机、客户端 IP 地址和 X-Forwarded-For 头，这对于后端服务器获取客户端信息很有用。
error_log 和 access_log: 指定错误日志和访问日志的路径，方便问题排查和性能分析。

2.4 健康检查配置

Nginx Plus 版本支持更高级的健康检查功能，可以定期向后端服务器发送探测请求，检查服务器的健康状态。如果服务器返回错误状态码，Nginx 会认为服务器不可用，暂时将其从负载均衡列表中移除。

虽然本文档针对的是 Nginx (open source)，但了解 Nginx Plus 的健康检查机制有助于更好地理解负载均衡的概念。

对于开源 Nginx，可以通过第三方模块（例如 nginx-module-vts）或编写脚本定期检查后端服务器的健康状态，并动态更新 Nginx 的配置。例如，可以使用 curl 命令定期检查后端服务器的 HTTP 状态码，如果状态码不是 200，则通过 Nginx 的 API 接口将服务器标记为不可用。

3. 测试负载均衡

配置完成后，重启 Nginx 服务器，使配置生效：

sudo nginx -t # 测试配置是否正确
sudo nginx -s reload # 重启 Nginx

然后，通过浏览器或 curl 命令访问 example.com，观察请求是否被分发到不同的后端服务器。可以在后端服务器的日志中看到请求的来源 IP 地址。

curl http://example.com

如果配置正确，Nginx 会将请求按照轮询或加权轮询算法，分发到 backend1.example.com:8081 和 backend2.example.com:8082。如果其中一台服务器不可用，Nginx 会自动将请求转发到其他可用的服务器。

4. 总结

本文介绍如何使用 Nginx 配置一个简单的负载均衡器，并将请求分发到多个后端服务器。通过配置 upstream 块和 server 块，可以轻松地实现基本的负载均衡功能。同时，还介绍了如何配置相关的健康检查，确保只有健康的后端服务器才能接收到请求。通过本文的示例，可以快速上手 Nginx 负载均衡的配置，提高 Web 应用的可用性和性能。实际应用中，还需要根据具体的业务场景，选择合适的负载均衡算法和健康检查策略，并进行性能优化，以达到最佳的效果。

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