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Nginx负载均衡集群实验步骤

news 2025/9/16 5:41:44

本实验基于 “1 台 Nginx 代理服务器 + 2 台后端 Web 服务器” 架构，实现基础负载均衡功能（以轮询策略为例），适用于 Linux 环境（如 CentOS 7/8、Ubuntu）。

一、实验环境准备

1. 服务器规划

先明确 3 台服务器的角色、IP 及所需软件，避免配置混乱：

角色	IP 地址（示例）	核心软件	作用
负载均衡器	192.168.1.10	Nginx（需启用负载模块）	接收用户请求，分发到后端
后端 Web 服务器 1	192.168.1.11	Nginx/Apache/Tomcat	实际处理请求，返回页面
后端 Web 服务器 2	192.168.1.12	Nginx/Apache/Tomcat	与后端 1 功能一致，实现冗余

2. 基础环境检查

所有服务器需完成以下操作，确保网络和权限正常：

关闭防火墙（实验环境简化，生产环境需配置端口放行）：
CentOS：systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
Ubuntu：ufw disable
关闭 SELinux（避免拦截 Nginx 请求）：
临时关闭：setenforce 0
永久关闭：编辑 /etc/selinux/config，将 SELINUX=enforcing 改为 SELINUX=disabled（需重启生效）
测试网络互通：在负载均衡器上 ping 两台后端服务器，确保能通：
ping 192.168.1.11 -c 3、ping 192.168.1.12 -c 3

二、部署后端 Web 服务器（2 台操作相同）

后端服务器只需提供 “可访问的 Web 页面” 即可，此处以 Nginx 为例（Apache 操作类似，最后需配置测试页面）。

1. 安装 Nginx

CentOS：
先安装 EPEL 源：yum install epel-release -y
再装 Nginx：yum install nginx -y
Ubuntu：
更新源：apt update
装 Nginx：apt install nginx -y

2. 配置 “差异化测试页面”

为了后续验证 “负载均衡是否生效”，需给两台后端服务器配置不同内容的首页（方便区分请求分发到哪台）：

后端 1（192.168.1.11）：
echo "<h1>Backend Server 1 (192.168.1.11)</h1>" > /usr/share/nginx/html/index.html
后端 2（192.168.1.12）：
echo "<h1>Backend Server 2 (192.168.1.12)</h1>" > /usr/share/nginx/html/index.html

3. 启动并验证后端服务

启动 Nginx：systemctl start nginx && systemctl enable nginx
本地验证：在后端服务器上执行 curl localhost，应显示对应服务器的测试页面（如后端 1 显示 “Backend Server 1”）；
跨机验证：在负载均衡器上执行 curl 192.168.1.11 和 curl 192.168.1.12，确保能获取到后端页面（排除网络或服务故障）。

三、部署负载均衡器（192.168.1.10）

核心是通过 Nginx 的 upstream 模块配置后端服务器集群，实现负载分发。

1. 安装 Nginx

操作与 “后端服务器安装 Nginx” 一致（CentOS 用 yum，Ubuntu 用 apt）。

2. 配置负载均衡规则

编辑 Nginx 主配置文件 /etc/nginx/nginx.conf（或在 /etc/nginx/conf.d/ 下新建 loadbalance.conf，推荐后者，避免修改主配置）：

步骤 1：备份原配置（避免出错无法恢复）

cp /etc/nginx/nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf.bak

步骤 2：编辑配置文件

用 vim 打开配置文件：vim /etc/nginx/nginx.conf
在 http { ... } 块内添加以下内容（关键是 upstream 集群定义和 proxy_pass 转发）：

http {# 1. 定义后端服务器集群（名称可自定义，如 backend_servers）upstream backend_servers {# 轮询策略（默认，无需额外配置），添加两台后端服务器IPserver 192.168.1.11:80;  # 后端1，80为Web服务端口server 192.168.1.12:80;  # 后端2# 可选：添加权重（如 server 192.168.1.11:80 weight=2; 表示请求占比2/3）}# 2. 配置虚拟主机，接收用户请求并转发到集群server {listen 80;  # 负载均衡器监听80端口（用户访问的端口）server_name localhost;  # 实验用localhost，生产用域名# 所有请求（/）转发到后端集群location / {proxy_pass http://backend_servers;  # 指向上面定义的集群名称# 可选：添加代理请求头（让后端获取真实客户端IP等信息）proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;}}
}

步骤 3：检查配置语法（关键！避免启动失败）

nginx -t
若显示 nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful，说明配置无语法错误；若报错，需根据提示修正（如 IP 写错、括号不匹配）。

3. 启动负载均衡器 Nginx

systemctl start nginx && systemctl enable nginx

四、验证负载均衡效果

通过 “多次访问负载均衡器 IP”，观察页面是否在两台后端服务器之间切换，验证轮询策略是否生效。

1. 客户端验证（推荐）

在 Windows/macOS 客户端（需与服务器同网段）打开浏览器，输入负载均衡器 IP http://192.168.1.10，刷新页面多次：

第一次刷新：显示 “Backend Server 1 (192.168.1.11)”
第二次刷新：显示 “Backend Server 2 (192.168.1.12)”
第三次刷新：回到 “Backend Server 1”
（若配置了权重，会按权重比例切换，如权重 2:1 时，2 次 1 台、1 次另一台）

2. 命令行验证（更精准）

在任意服务器（或客户端）执行 curl http://192.168.1.10 多次，观察输出结果：

# 第一次执行
curl http://192.168.1.10
<h1>Backend Server 1 (192.168.1.11)</h1># 第二次执行
curl http://192.168.1.10
<h1>Backend Server 2 (192.168.1.12)</h1>

五、可选：测试后端服务器容错性

负载均衡的核心优势之一是 “后端故障时自动剔除”，可手动停止一台后端服务器，验证请求是否仅分发到正常服务器：

在后端 1（192.168.1.11）上停止 Nginx：systemctl stop nginx
再次访问 http://192.168.1.10（多次刷新），此时所有请求均会分发到后端 2（192.168.1.12），不会出现 “502 错误”；
恢复后端 1：systemctl start nginx，刷新页面，请求会重新在两台后端之间轮询。

六、常见问题排查

访问负载均衡器 IP 显示 “502 Bad Gateway”：
- 检查后端服务器是否启动：systemctl status nginx（后端服务器上执行）；
- 检查负载均衡器能否 ping 通后端：ping 192.168.1.11；
- 检查 Nginx 配置中 upstream 的 IP 和端口是否正确（如后端用 8080 端口，需写 server 192.168.1.11:8080）。
刷新页面始终显示同一后端：
- 检查是否配置了 “会话保持”（如 ip_hash 策略，实验用轮询需删除该配置）；
- 浏览器可能缓存页面，建议用 “无痕模式” 或命令行 curl 验证。
nginx -t 报错 “unknown directive”：
- 检查配置文件的括号是否匹配（如 upstream { ... } 少了右括号）；
- 检查指令拼写（如 proxy_pass 写成 proxy_passs）。