Nginx四層負載均衡配置以及Stream模塊使用

更新時間：2026年01月26日 10:19:08 作者：終端行者

文章介紹了如何在Nginx中配置四層負載均衡,包括stream塊的使用、upstream和server的定義,以及與七層負載均衡的對比,文章還詳細講解了負載均衡的算法、配置參數、實際應用場景以及一些優(yōu)化建議,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

我們使用stream模塊配置四層負載均衡（TCP/UDP）。注意：四層負載均衡通常用于數據庫、SSH、游戲服務器等基于TCP/UDP的服務，而不像七層負載均衡（HTTP）那樣處理應用層協(xié)議。

在Nginx中配置四層負載均衡，需要在stream塊中定義upstream和server。

什么是四層負載均衡

工作在OSI模型的傳輸層（TCP/UDP）
基于IP地址和端口進行轉發(fā)
不解析應用層協(xié)議（如HTTP）
性能更高，延遲更小

與七層負載均衡對比

特性	四層負載均衡	七層負載均衡
OSI層	傳輸層（4層）	應用層（7層）
轉發(fā)依據	IP+端口	URL、Header、Cookie等
性能	更高	相對較低
協(xié)議支持	TCP/UDP	HTTP/HTTPS/FTP等
配置模塊	stream	http

核心配置文件結構

# 主配置文件 nginx.conf
events {
    worker_connections 1024;
}
# 四層負載均衡配置塊
stream {
    # 上游服務器組定義
    upstream backend_servers {
        # 負載均衡算法
        # 服務器配置
    }
    # 服務監(jiān)聽配置
    server {
        # 監(jiān)聽端口
        # 代理設置
    }
}

最小化配置示例

events {
    worker_connections 1024;
}
stream {
    # 定義上游服務器組
    upstream mysql_servers {
        server 192.168.1.101:3306 weight=3;
        server 192.168.1.102:3306 weight=2;
        server 192.168.1.103:3306 weight=1;
    }
    # 監(jiān)聽3307端口，轉發(fā)到MySQL集群
    server {
        listen 3307;
        proxy_pass mysql_servers;
        proxy_timeout 3s;
        proxy_connect_timeout 2s;
    }
}

詳細配置參數

上游服務器配置

upstream backend {
    # 負載均衡算法
    hash $remote_addr consistent;  # 一致性哈希
    # least_conn;                  # 最少連接
    # random;                     # 隨機算法
    # round-robin;                # 輪詢（默認）
    # 服務器參數
    server backend1.example.com:8080 weight=5;
    server backend2.example.com:8080 weight=3;
    server backup1.example.com:8080 backup;  # 備份服務器
    server backup2.example.com:8080 down;    # 標記為下線
    # 健康檢查
    health_check interval=10s passes=2 fails=3;
    # 連接參數
    zone backend_cluster 64k;      # 共享內存區(qū)域
    keepalive 32;                  # 保持連接數
    keepalive_timeout 60s;         # 保持連接超時
}

服務器監(jiān)聽配置

server {
    # 基本監(jiān)聽
    listen 1935;                    # TCP端口
    listen 1935 udp;               # UDP端口
    listen 1935 ssl;               # SSL/TLS
    listen [::]:1935 ipv6only=on;  # IPv6
    # 代理設置
    proxy_pass backend;
    proxy_timeout 10s;            # 代理超時
    proxy_connect_timeout 5s;      # 連接超時
    # 緩沖設置
    proxy_buffer_size 16k;         # 緩沖區(qū)大小
    proxy_download_rate 1m;        # 下載限速
    proxy_upload_rate 512k;        # 上傳限速
    # SSL配置
    ssl_certificate /path/to/cert.pem;
    ssl_certificate_key /path/to/key.pem;
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
    # 日志
    access_log /var/log/nginx/tcp-access.log;
    error_log /var/log/nginx/tcp-error.log;
}

負載均衡算法詳解

輪詢算法（默認）

upstream backend {
    # 默認即為輪詢
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

加權輪詢

upstream backend {
    server 192.168.1.10:8080 weight=5;  # 50%流量
    server 192.168.1.11:8080 weight=3;  # 30%流量
    server 192.168.1.12:8080 weight=2;  # 20%流量
}

最少連接

upstream backend {
    least_conn;
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

一致性哈希

upstream backend {
    hash $remote_addr consistent;  # 基于客戶端IP
    # hash $binary_remote_addr;    # 二進制格式IP
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

隨機算法

upstream backend {
    random;
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
}

實際應用場景

MySQL負載均衡

stream {
    upstream mysql_master_slave {
        # 主庫寫操作
        server 192.168.1.100:3306 weight=5;
        # 從庫讀操作
        server 192.168.1.101:3306 weight=3;
        server 192.168.1.102:3306 weight=2;
        # 備份服務器
        server 192.168.1.103:3306 backup;
    }
    # 讀寫分離代理
    server {
        listen 3306;
        proxy_pass mysql_master_slave;
        proxy_timeout 5s;
        proxy_connect_timeout 2s;
        # 日志記錄
        access_log /var/log/nginx/mysql-access.log stream;
        # 連接限制
        proxy_download_rate 2m;
        proxy_upload_rate 1m;
    }
}

Redis集群代理

stream {
    upstream redis_cluster {
        hash $remote_addr consistent;
        server 192.168.1.10:6379;
        server 192.168.1.11:6379;
        server 192.168.1.12:6379;
        # 健康檢查
        health_check interval=5s;
    }
    server {
        listen 6379;
        proxy_pass redis_cluster;
        proxy_timeout 2s;
        proxy_buffer_size 4k;
    }
}

SSH跳板機

stream {
    upstream ssh_servers {
        least_conn;
        server 192.168.1.10:22;
        server 192.168.1.11:22;
        server 192.168.1.12:22;
    }
    server {
        listen 2222;
        proxy_pass ssh_servers;
        proxy_timeout 1h;
        proxy_connect_timeout 10s;
        # 訪問控制
        allow 10.0.0.0/8;
        deny all;
        # 連接數限制
        proxy_download_rate 512k;
        proxy_upload_rate 256k;
    }
}

DNS負載均衡

stream {
    upstream dns_servers {
        # DNS over UDP
        server 192.168.1.10:53;
        server 192.168.1.11:53;
    }
    server {
        listen 53 udp reuseport;  # UDP負載均衡
        proxy_pass dns_servers;
        proxy_timeout 3s;
        # 緩沖區(qū)設置
        proxy_buffer_size 4k;
    }
}

SSL/TLS終止

stream {
    upstream backend_servers {
        server 192.168.1.10:443;
        server 192.168.1.11:443;
    }
    server {
        listen 443 ssl;
        proxy_pass backend_servers;
        # SSL配置
        ssl_certificate /etc/nginx/ssl/server.crt;
        ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/server.key;
        ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
        ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256;
        ssl_session_cache shared:SSL:10m;
        ssl_session_timeout 10m;
        # SSL會話恢復
        ssl_session_tickets on;
    }
}

TCP優(yōu)化參數

server {
    listen 8080;
    proxy_pass backend;
    # TCP優(yōu)化
    tcp_nodelay on;           # 禁用Nagle算法
    tcp_nopush on;            # 優(yōu)化發(fā)送數據包
    so_keepalive on;          # 啟用TCP keepalive
    proxy_socket_keepalive on; # 代理連接保持活躍
    # 超時設置
    proxy_connect_timeout 5s;
    proxy_timeout 300s;
    proxy_read_timeout 60s;
    proxy_send_timeout 60s;
    # 緩沖區(qū)優(yōu)化
    proxy_buffer_size 16k;
    proxy_buffers 8 16k;
    proxy_busy_buffers_size 32k;
}

連接數限制

stream {
    # 定義限制區(qū)域
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=per_ip:10m;
    limit_conn_zone $server_name zone=per_server:10m;
    upstream backend {
        server 192.168.1.10:8080;
    }
    server {
        listen 8080;
        proxy_pass backend;
        # 連接限制
        limit_conn per_ip 10;      # 每個IP最多10個連接
        limit_conn per_server 100; # 本服務最多100個連接
        # 連接速率限制
        limit_rate_after 1m;        # 1MB后開始限速
        limit_rate 100k;            # 限速100KB/s
    }
}

日志配置

stream {
    # 自定義日志格式
    log_format tcp_log '$remote_addr [$time_local] '
                      '$protocol $status $bytes_sent $bytes_received '
                      '$session_time "$upstream_addr"';
    upstream backend {
        server 192.168.1.10:8080;
    }
    server {
        listen 8080;
        proxy_pass backend;
        # 訪問日志
        access_log /var/log/nginx/tcp-access.log tcp_log;
        error_log /var/log/nginx/tcp-error.log warn;
        # 日志級別
        error_log /var/log/nginx/debug.log debug;
    }
}

DDoS防護

stream {
    # 限制連接速率
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=conn_limit_per_ip:10m;
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_limit_per_ip:10m rate=10r/s;
    server {
        listen 80;
        # 連接數限制
        limit_conn conn_limit_per_ip 20;
        limit_req zone=req_limit_per_ip burst=30 nodelay;
        # 超時設置防止慢連接攻擊
        proxy_connect_timeout 5s;
        proxy_timeout 30s;
    }
}

到此這篇關于Nginx四層負載均衡配置以及Stream模塊使用的文章就介紹到這了,更多相關Nginx Stream模塊內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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