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第 6 章 · 软件负载均衡实战 ​

生活类比：选大堂经理也有不同风格——
Nginx 像干练的多面手，Web 场景够用又轻；
HAProxy 像专业调度员，统计报表极详细；
APISIX 像带 AI 助手的新经理，插件丰富还能热更新。

6.1 主流软件 LB 对比 ​

产品类型强项弱项典型场景
NginxL7 反向代理 + LB简单、高性能、生态大开源版无主动健康检查静态资源 + API 反代
OpenRestyNginx + Lua可编程、灵活要会 Lua复杂网关逻辑
HAProxyL4/L7 专业 LB算法全、监控强、稳定配置语法学习曲线入口 LB、数据库入口
Traefik云原生网关自动发现 K8s/Docker极致性能不如 Nginx容器环境
APISIXAPI 网关动态配置、插件、主动健康检查组件较多微服务 API 网关
Envoy数据面代理xDS、可观测、Service Mesh配置复杂Istio 数据面
LVSLinux 内核 L4极高性能只做 L4超大流量入口

6.2 Nginx 负载均衡（最常用） ​

详细配置见 front/nginx/06_load_balance，本章提炼核心。

最小可用配置 ​

nginx
upstream api_backend {
    least_conn;
    server 10.0.0.1:8080 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.0.2:8080 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.0.3:8080 weight=1 backup;
    keepalive 64;
}

server {
    listen 80;
    location /api/ {
        proxy_pass http://api_backend/;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Connection "";
        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_next_upstream error timeout http_502 http_503 http_504;
        proxy_next_upstream_tries 2;
    }
}

三个必记配置组合 ​

目的配置
上游长连接keepalive + proxy_http_version 1.1 + Connection ""
故障转移max_fails + fail_timeout + proxy_next_upstream
真实客户端 IPX-Real-IP + X-Forwarded-For

生活例子 ​

Nginx 像 连锁快餐店的标准 Operating Manual——照着做就能开起来，80% 场景够用。

6.3 HAProxy 简介 ​

HAProxy 配置分 frontend（入口）和 backend（后端池）：

haproxy
frontend http_front
    bind *:80
    default_backend api_servers

backend api_servers
    balance leastconn
    option httpchk GET /healthz
    server s1 10.0.0.1:8080 check inter 5s fall 3 rise 2
    server s2 10.0.0.2:8080 check inter 5s fall 3 rise 2
指令含义
balance leastconn最少连接算法
option httpchk主动 HTTP 健康检查
check inter 5s fall 3 rise 2每 5s 探一次，3 败 down，2 胜 up

何时选 HAProxy 而非 Nginx？

  • 需要 更专业的 LB 统计（队列、会话、健康状态一页看清）
  • 入口层 L4 + L7 统一 管理
  • 对 主动健康检查 有强需求且不想上商业 Nginx Plus

6.4 APISIX / Kong（API 网关型） ​

适合 微服务 API 统一入口：

  • 路由：/user/* → 用户服务
  • 插件：限流、JWT 鉴权、Prometheus、链路追踪
  • 动态 upstream：改配置不用 reload
json
{
  "uri": "/api/*",
  "upstream": {
    "type": "roundrobin",
    "nodes": {
      "10.0.0.1:8080": 1,
      "10.0.0.2:8080": 1
    },
    "checks": {
      "active": {
        "http_path": "/healthz",
        "healthy": { "interval": 5, "successes": 2 },
        "unhealthy": { "interval": 5, "http_failures": 3 }
      }
    }
  }
}

生活例子：APISIX 像 商场总服务台——不只指路，还能查会员、限人流、发优惠券（插件）。

6.5 LVS（四层极致性能） ​

LVS 工作在内核，转发模式：

模式简述
NATLB 改目标 IP，后端回程经 LB
DR（直接路由）LB 只改 MAC，响应直达客户端，性能最高
TUN跨机房隧道
                [LVS VIP]
               /    |    \
         [RS1] [RS2] [RS3]   Real Server 集群

适合 百万级并发连接 的入口，上面再挂 Nginx 做 L7。

6.6 选型决策（软件层） ​

小项目 / 静态 + API？
  └─► Nginx upstream

要专业 LB 统计 + 主动健康检查？
  └─► HAProxy 或 APISIX

K8s 容器环境？
  └─► Traefik / Ingress-Nginx / APISIX Ingress

Service Mesh？
  └─► Envoy（Istio 数据面）

百万连接 L4 入口？
  └─► LVS + 上层 L7

6.7 性能优化要点 ​

① 开启长连接（见 Nginx 06 章） ​

避免每次请求 TCP 三次握手。

② 合理 worker 与连接数 ​

nginx
worker_processes auto;
events { worker_connections 65535; }

③ 内核参数 ​

bash
# 临时示例，生产按容量规划
sysctl -w net.core.somaxconn=65535
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1

④ 日志采样 ​

高 QPS 时 access log 打满磁盘——可采样或走异步日志。

6.8 一句话总结 ​

入门 Nginx，专业 HAProxy，微服务 APISIX/Envoy，极致 L4 用 LVS——先选对角色，再抠配置细节。

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