nginx 的负载均衡算法详解

Nginx 作为一款高性能的 HTTP 和反向代理服务器，在负载均衡领域应用广泛。其具备多种负载均衡算法，可根据不同业务场景和后端服务器状况，合理分配客户端请求，提升系统的可用性、可靠性与并发性能。

轮询（Round Robin）

轮询是 Nginx 的默认负载均衡策略。该算法按请求顺序，依次将流量分配到后端服务器列表中的每一台服务器。例如，后端有三台服务器 A、B、C，当客户端发起第一个请求时，Nginx 将请求分配给服务器 A；第二个请求分配给服务器 B；第三个请求分配给服务器 C；第四个请求又重新分配给服务器 A，依此类推。这种方式实现简单，能均匀使用所有后端服务器，适用于后端服务器性能相近的场景。在配置文件中，只需简单定义后端服务器列表，Nginx 就会默认采用轮询算法进行负载均衡，如：
http {
upstream backend {
server 192.168.1.101;
server 192.168.1.102;
server 192.168.1.103;
}
server {
listen 80;
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
}

加权轮询（Weighted Round Robin）

加权轮询是在轮询基础上增加权重（weight）概念。不同后端服务器性能存在差异，通过设置权重，让性能更强的服务器处理更多请求。权重值越高，接收的请求数量越多。例如，后端有三台服务器，服务器 A 权重设为 3，服务器 B 权重设为 1，服务器 C 权重设为 2。在分配请求时，服务器 A 会在每 6 次请求中大约接收 3 次，服务器 B 接收 1 次，服务器 C 接收 2 次。在 Nginx 配置文件中，可如下设置权重：
http {
upstream backend {
server 192.168.1.101 weight=3;
server 192.168.1.102 weight=1;
server 192.168.1.103 weight=2;
}
server {
listen 80;
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
}
此算法适用于后端服务器性能不均的场景，可通过调整权重实现负载优化。

IP 哈希（Ip Hash）

IP 哈希算法根据客户端 IP 地址计算哈希值，依据哈希值将请求分配到后端服务器。这能确保来自同一 IP 地址的请求始终被分配到同一台服务器，实现会话保持。比如，某用户在服务器 A 上进行了登录操作并生成会话，后续该用户的请求若始终由服务器 A 处理，就能保证会话的连续性，避免出现登录状态丢失等问题。在 Nginx 配置文件中，启用 IP 哈希算法的配置如下：
http {
upstream backend {
ip_hash;
server 192.168.1.101;
server 192.168.1.102;
server 192.168.1.103;
}
server {
listen 80;
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
}
不过，该算法存在一个问题，当后端服务器列表变更（如添加或移除服务器）时，哈希结果可能改变，导致同一 IP 地址的请求被分配到不同服务器，影响会话连续性。

最少连接数（Least Connections）

最少连接数算法将请求分配给当前处理连接数最少的服务器。在某些长时间保持连接的场景中，如视频流服务、WebSocket 应用等，不同客户端与服务器建立的连接时长不同，采用最少连接数算法，可使新请求优先分配到负载较轻（连接数少）的服务器上，避免部分服务器连接数过多而负载过高，保证整体服务的高效运行。在 Nginx 配置文件中，配置最少连接数算法如下：
http {
upstream backend {
least_conn;
server 192.168.1.101;
server 192.168.1.102;
server 192.168.1.103;
}
server {
listen 80;
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
}
这种算法能更合理地分配负载，提升系统性能。

拓展阅读：

1、 Nginx 负载均衡动态调整：借助 Nginx Plus 或第三方模块，可根据服务器实时负载、响应时间等动态调整负载均衡算法参数，实现更精准的负载分配。
2、 Nginx 负载均衡健康检查：通过配置健康检查机制，Nginx 可定期检测后端服务器状态，将故障服务器从负载均衡池中移除，保障服务可用性。
3、 Nginx 负载均衡会话粘性：除 IP 哈希实现会话粘性外，还可通过基于 cookie 的方式实现，在负载均衡配置中设置相关 cookie 参数，确保特定会话请求始终被转发到同一后端服务器。