Linux负载均衡实战｜Nginx+HAProxy四层七层负载均衡完整实操

Linux负载均衡实战｜Nginx+HAProxy四层七层负载均衡完整实操

引言

本篇适合CentOS7运维入门同学，读完本文你可以学会：

全部来自课堂多机环境实操，需要多台CentOS虚拟机搭建集群环境，适合学习Web集群入门。

前置说明

✅ 环境：多台CentOS7虚拟机；建议准备：1台负载均衡器，3台后端Web节点，1台客户端，可选路由器主机；关闭SELinux、防火墙； ✅ 前置知识：熟悉Nginx虚拟主机、网络IP/网关基础，了解HTTP基础； ✅ 新手友好：概念搭配通俗比喻，配置带注释，跟着步骤可以复现实验。

💡代码块#后面为注释，不要复制到终端执行。 ⚠️实验环境关闭防火墙与SELinux；生产环境需要合理配置防火墙放行端口。

一、负载均衡基础概念

比喻：负载均衡就像公司前台接待，大量用户请求过来，前台把请求分发到后面多个业务员工处理，避免单个人干活累死，提升整体处理能力，同时一台员工挂掉，其他员工可以继续干活，实现高可用。

反向代理服务器处在真实Web服务器的前面，用户只访问代理，代理把请求转发给后端多台Web机器，这就是负载均衡。

• 用户看不到后端真实服务器IP；
• 代理接收用户请求，转发后端，拿到结果再返回给用户；
• 后端Web服务器不需要公网IP，全部流量经过负载均衡代理。

Nginx常见版本对比

二、Nginx负载均衡实操（upstream模块）

实验拓扑

实验前提：全部机器关闭selinux、关闭firewalld；网络互通。

2.1 部署后端Web节点（web1‑web3三台机器）

三台web服务器执行相同操作，页面输出自己主机名，方便观察负载分发效果。

yum install -y nginx
# 页面标记本机主机名，用来观察请求落到哪台机器
echo "Welcome to $(hostname)" > /usr/share/nginx/html/index.html
systemctl enable nginx –now

客户端测试访问后端单机是否正常：

curl 10.1.8.11
curl 10.1.8.12
curl 10.1.8.13

2.2 Nginx负载均衡器配置

安装nginx，新建代理配置：

yum install -y nginx
# 创建负载均衡配置文件
vim /etc/nginx/conf.d/proxy.conf

写入配置：

# upstream：定义后端服务器组，自定义组名叫web
upstream web {
server 10.1.8.11:80;
server 10.1.8.12:80;
server 10.1.8.13:80;
}

server {
listen 80;
server_name www.user.cloud;
location / {
# 把请求转发到上面定义的web后端组
proxy_pass http://web;
}
}

校验配置、启动nginx

nginx -t
systemctl enable nginx –now

客户端配置hosts解析域名做测试

echo "10.1.8.10 www.user.cloud" >> /etc/hosts
# 循环90次请求，统计每台后端被访问次数
for i in {1..90};do curl -s www.user.cloud;done|sort|uniq -c

默认轮询算法，三台机器各分配30次请求。

2.3 upstream常用参数详解

upstream web {
keepalive 32; # worker进程保持后端连接缓存数量
server 10.1.8.11:80 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server 10.1.8.12:80 backup; # backup：备用机器，全部主服务器故障才启用
server 10.1.8.13:80 down; # down：手动下线，不接收业务请求
}

• weight：权重，数值越大分配请求越多；
• max_fails：最大失败尝试次数；
• fail_timeout：失败超时时间，达到失败次数临时隔离故障节点；
• backup：备用节点，主节点全部挂掉才接管流量；
• down：手动标记下线维护。

2.4 Nginx主流调度算法

1）轮询 round‑robin（Nginx默认）

请求按顺序轮流分给每一台后端服务器，节点故障自动剔除。

upstream web {
server 10.1.8.11:80;
server 10.1.8.12:80;
server 10.1.8.13:80;
}

加权轮询，硬件性能不一样的时候用，权重越高分到请求越多

upstream web {
server 10.1.8.11:80 weight=10;
server 10.1.8.12:80 weight=20;
server 10.1.8.13:80 weight=30;
}

2）ip_hash 会话保持

根据客户端源IP做hash，同一个客户端IP永远落到同一台后端服务器，解决session会话丢失问题。

缺点：内网NAT环境大量用户共用同一个公网IP，会造成流量集中到一台机器，负载不均衡。

upstream web {
ip_hash;
server 10.1.8.11:80;
server 10.1.8.12:80;
server 10.1.8.13:80;
}

3）least_conn 最少连接

请求分配给当前活跃连接数最少的后端节点，适合请求处理时间差异大的业务。

upstream web {
least_conn;
server 10.1.8.11:80;
server 10.1.8.12:80;
server 10.1.8.13:80;
}

4）hash 通用哈希（url_hash）

根据URL、自定义变量哈希分发，适合缓存服务器场景；官方nginx需要额外模块支持。

upstream web {
hash $request_uri;
server 10.1.8.11:80;
server 10.1.8.12:80;
server 10.1.8.13:80;
}

least_time最少响应时间算法，只有Nginx Plus商业版提供，开源版本不支持。

三、HAProxy负载均衡

HAProxy是一款高性能代理软件，同时支持四层TCP负载均衡和七层HTTP负载均衡，开源、高并发，大量互联网项目使用。

3.1 四层代理 vs 七层代理

• 七层（HTTP）：解析HTTP协议，可以读取header、cookie、url；可以按域名、URL路径做复杂分发；后端看到的源IP是HAProxy，需要X‑Forwarded‑For拿到真实客户端IP。
• 四层（TCP）：不解析应用层内容，只转发TCP数据包，只识别IP和端口；转发效率极高，支持MySQL、SSH等非HTTP业务。

两条TCP链路：客户端 ↔ HAProxy；HAProxy ↔ 后端服务器，两条连接互相独立。后端服务器不能被用户直接访问，全部流量经过代理。

3.2 HAProxy常用调度算法

3.3 HAProxy七层HTTP代理实操

实验环境沿用上面三台web后端：10.1.8.11‑13。 haproxy机器安装软件：

yum install -y haproxy
cp /etc/haproxy/haproxy.cfg{,.ori} #备份原始配置
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

在配置文件末尾追加七层HTTP配置，使用frontend‑backend写法，搭配ACL规则实现按后缀分流：

# frontend：接收用户请求前端入口
frontend front_web
bind *:80
default_backend back_web
# acl 自定义匹配规则，匹配访问路径以.txt结尾
acl is_txt url_reg -i \\.txt$
# 如果匹配is_txt规则，就交给back_test后端组
use_backend back_test if is_txt

# 默认web后端组
backend back_web
balance roundrobin
server web1 10.1.8.11:80 check
server web2 10.1.8.12:80 check
server web3 10.1.8.13:80 check

# txt请求专用后端，后端web开启81端口
backend back_test
balance roundrobin
server test1 10.1.8.11:81 check
server test2 10.1.8.12:81 check
server test3 10.1.8.13:81 check

参数说明：check开启后端健康检查，节点故障自动剔除。

后端web机器额外开启81端口服务：

# web1‑web3全部执行
mkdir /test
echo "hello html from $(hostname)" > /test/index.html
echo "hello txt from $(hostname)" > /test/index.txt
cat > /etc/nginx/conf.d/vhost-test.conf <<'EOF'
server {
listen 81;
root /test;
}
EOF
systemctl restart nginx

启动haproxy服务

systemctl enable haproxy –now

客户端测试验证：

# 普通80请求，落到back_web组
for n in {1..90}; do curl [http://10.1.8.10](http://10.1.8.10) -s; done |sort|uniq -c
# 访问txt后缀，触发acl规则，落到back_test 81端口组
curl [http://10.1.8.10/index.txt](http://10.1.8.10/index.txt)

3.4 HAProxy四层TCP代理示例（代理SSH）

使用listen一体化配置，直接转发TCP流量，代理SSH 22端口，对外监听1022端口：

listen ssh_proxy
mode tcp # mode tcp 开启四层模式
bind *:1022
balance roundrobin
server web1 10.1.8.11:22 check
server web2 10.1.8.12:22 check
server web3 10.1.8.13:22 check

重启haproxy，客户端测试：

# 通过1022端口代理ssh登录后端机器
for n in {1..90}; do ssh root@10.1.8.10 -p 1022 hostname 2>/dev/null;done|sort|uniq -c

3.5 HAProxy监控统计面板

增加监控页面配置，可以浏览器查看后端节点状态、连接数、请求统计：

listen haproxy_stats
bind *:8404
stats enable
stats uri /stats
stats auth admin:123456

重启haproxy，浏览器访问 http://IP:8404/stats，输入账号密码查看集群状态。

🚨新手常见坑合集

总结

思考题&互动

欢迎评论区分享踩坑，多机环境完整复现实验，理解会更加深刻！