[L2] Nginx 反向代理与 upstream 负载均衡配置

一句话结论

proxy_pass 转发至 upstream 后端池，调度算法依会话特性与后端差异选型。

体系讲解

反向代理模型

Nginx 作为反向代理时，客户端只与 Nginx 建立连接，后端服务器对客户端不可见。proxy_pass 指定转发目标，若目标写成 upstream 块名称则进入负载均衡逻辑。

Client → Nginx (proxy_pass) → upstream pool → Backend 1/2/3

upstream 块基础结构

upstream php_backend {
    server 10.0.0.1:9000 weight=3;
    server 10.0.0.2:9000 weight=1;
    server 10.0.0.3:9000 backup;   # 主节点全部不可用时启用
}

三种调度算法选型

算法	指令	核心机制	适用场景
轮询（Round Robin）	默认，无需声明	按 weight 顺序分发	后端性能均等、无状态应用
IP Hash	ip_hash;	对客户端 IP 取哈希，固定后端	有会话亲和需求（如 PHP Session 不共享）
最少连接	least_conn;	选当前活跃连接数最少的节点	后端处理时间差异大（如慢查询混入）

选型决策要点

• 无状态应用（Session 存 Redis）→ 首选 least_conn，可充分利用快速节点
• 有状态但无法改造（Session 存本地文件）→ 用 ip_hash，牺牲均匀性换会话一致
• 容器化同规格部署 → 默认轮询即可，权重全设为 1

健康检查与参数

upstream php_backend {
    least_conn;
    server 10.0.0.1:9000 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.0.2:9000 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    keepalive 32;   # 与后端保持长连接复用
}

• max_fails：在 fail_timeout 窗口内失败次数上限，超出则临时摘除节点
• keepalive：维持到后端的连接池大小（需配合 proxy_http_version 1.1 使用）

proxy_pass 路径处理陷阱

# 写法 A：不带尾斜杠 — URI 原样传递
location /api/ {
    proxy_pass http://php_backend;
}
# 请求 /api/user → 后端收到 /api/user

# 写法 B：带尾斜杠 — 去掉 location 前缀
location /api/ {
    proxy_pass http://php_backend/;
}
# 请求 /api/user → 后端收到 /user

考察意图

考查候选人对 Nginx 反向代理核心配置的掌握程度，以及能否根据业务场景（是否有状态、后端性能是否均等）做出合理的负载均衡算法选型，而非机械背诵。

追问链

1. ip_hash 在后端扩缩容时有什么问题？如何缓解？ 扩缩容会导致哈希取模结果变化，已建立的会话映射被打散。缓解：① 扩容时用 down 标记旧节点而非直接删除，让流量逐渐迁移；② 根本解法是将 Session 迁移到 Redis 等共享存储，从而不依赖 ip_hash。

2. keepalive 32 中的数字 32 代表什么？设置过大有什么副作用？ 代表每个 worker 进程保持的空闲长连接数上限。设置过大会占用后端连接池资源；若后端 PHP-FPM 的 pm.max_children 为 50，而 Nginx 有 4 个 worker 各开 32 长连接，可能耗尽后端连接。应结合后端最大连接数计算：keepalive ≤ pm.max_children / worker_processes。

3. 如何验证负载均衡是否按预期工作？ ① 在后端服务输出 $_SERVER['SERVER_ADDR']，观察请求分布；② 查看 nginx -s reload 后的 access.log 中 upstream_addr 字段；③ 使用 ngx_http_stub_status_module 监控当前活跃连接。

4. proxy_pass 转发时如何传递真实客户端 IP？ 默认后端只能看到 Nginx 的 IP。需加：

   proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
   proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

   PHP 端用 $_SERVER['HTTP_X_REAL_IP'] 读取。

易错点

1. proxy_pass 尾斜杠行为：有无尾斜杠对 URI 传递规则完全不同（见上文写法 A/B），混淆会导致后端路由 404，是最常见的配置错误。

2. ip_hash 与 CDN/代理叠加失效：若客户端经过 CDN 或企业代理，Nginx 看到的 $remote_addr 是 CDN 出口 IP，导致大量请求哈希到同一后端，变成事实上的单点。应改用 $http_x_forwarded_for 提取真实 IP（需自行实现或使用三方模块）。

3. 忘记 proxy_http_version 1.1：keepalive 仅在 HTTP/1.1 下生效，若未声明版本，长连接不会被复用，keepalive 指令形同虚设。

代码示例

# /etc/nginx/conf.d/php-app.conf

upstream php_backend {
    least_conn;                                    # 最少连接调度
    server 10.0.0.1:9000 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.0.2:9000 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.0.3:9000 backup;                  # 热备节点
    keepalive 16;                                  # 每 worker 保持 16 个空闲长连接
}

server {
    listen 80;
    server_name app.example.com;

    location / {
        proxy_pass         http://php_backend;
        proxy_http_version 1.1;                    # 启用长连接
        proxy_set_header   Connection "";           # 清除逐跳头以支持 keepalive
        proxy_set_header   Host              $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP         $remote_addr;
        proxy_set_header   X-Forwarded-For   $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_connect_timeout 5s;
        proxy_read_timeout    60s;
    }
}