Linux Node.js 配置中如何进行负载均衡

Linux 上 Node.js 负载均衡实践指南

一 架构选型与适用场景

• 使用 Nginx/HAProxy 反向代理：适合多实例、多机器的生产环境，提供健康检查、会话保持、SSL/TLS 终止、压缩与缓存等能力，稳定且运维成熟。
• 使用 Node.js 内置 Cluster：在同一台机器上利用多核 CPU，主进程管理多个工作进程共享端口，默认采用操作系统内核的轮询分发，实现单机并发能力提升。
• 使用 Node.js 自写或中间件代理（如 http-proxy / http-proxy-middleware）：适合开发/边缘路由或轻量场景，便于在 Node 层做路由与策略，但在高并发与可靠性上不及专业负载均衡器。

二 使用 Nginx 进行负载均衡

• 安装与启用
  • Ubuntu/Debian：sudo apt update & & sudo apt install -y nginx
  • 启动与开机自启：sudo systemctl enable --now nginx
• 配置示例（/etc/nginx/sites-available/default 或 /etc/nginx/nginx.conf 的 http 段内）
  • 定义上游节点与策略，启用健康检查与长连接；反向代理到多个 Node 实例（示例为 3000/3001/3002）。
  • 启用后执行：sudo nginx -t & & sudo systemctl reload nginx
• 关键配置要点
  • 负载均衡策略：默认 round-robin；可按需改为 least_conn、ip_hash（会话保持）等。
  • HTTP/1.1 与升级头：支持 WebSocket 时需设置 proxy_http_version 1.1 与 Upgrade/Connection 头。
  • 传递客户端信息：设置 Host、X-Real-IP、X-Forwarded-For、X-Forwarded-Proto，便于后端获取真实来源与协议。
  • 健康检查和故障隔离：配置 server 行后 check 参数（Nginx Plus 更完善；开源版可用 max_fails/fail_timeout 间接实现）。
  • 静态资源：对静态文件设置 proxy_cache 或交由 Nginx 直接服务以减轻 Node 压力。
  • 安全与优化：开启 ssl（推荐 TLS 1.2+）、HSTS、gzip，设置合理的 timeouts 与 client_max_body_size。

三 使用 HAProxy 进行负载均衡

• 安装与启用
  • Ubuntu/Debian：sudo apt update & & sudo apt install -y haproxy
  • 启用服务：sudo systemctl enable --now haproxy
• 配置示例（/etc/haproxy/haproxy.cfg）
  • 定义前端监听 80/443，后端使用 roundrobin 分发到多个 Node 实例（示例为 3000/3001/3002），开启 HTTP 日志 与 健康检查。
  • 启用后执行：sudo haproxy -c -f /etc/haproxy/haproxy.cfg & & sudo systemctl reload haproxy
• 关键配置要点
  • 负载均衡算法：支持 roundrobin、leastconn、source（会话保持）等。
  • 健康检查：server 行后 check 参数自动探测 HTTP/HTTPS 存活。
  • 统计页面：配置 stats uri /haproxy?stats 便于观测后端健康与流量。
  • 超时与重试：合理设置 timeout connect/client/server，必要时配置 retries。
  • 高级能力：支持 ACL、HTTP/2、gzip、TLS 终止与证书管理。

四 使用 Node.js 内置 Cluster 提升单机并发

• 适用场景：单台服务器多核 CPU 的并发提升，主进程（primary/ master）监听端口并分发请求，工作进程（worker）处理业务。
• 最小可用示例
  • 基于 cluster 模块，按 CPU 核心数 fork 工作进程；主进程监听 exit 事件并自动重启异常退出的 worker。
  • 工作进程内启动 HTTP 服务监听同一端口（由主进程共享）。
• 运行与运维
  • 建议使用 PM2 的 cluster 模式启动与管理进程：pm2 start app.js -i max（自动按核心数扩展）。
  • 结合 日志、监控 与 进程守护，确保稳定性与可观测性。

五 实践建议与常见问题

• 健康检查与自动恢复：在 Nginx/HAProxy 中为后端配置 主动/被动健康检查，异常节点自动摘除；Node 层使用 uncaughtException / unhandledRejection 捕获未处理异常并安全退出，由主进程或进程管理工具重启。
• 会话保持：如需保持登录态，优先使用 无状态会话（如 JWT、Redis 集中会话），或在负载均衡器启用 ip_hash / sticky session。
• WebSocket：确保 proxy_http_version 1.1、Upgrade/Connection 头透传；HAProxy 需开启 option http-server-close 或 timeout tunnel。
• 静态资源与缓存：将 图片/CSS/JS 交由 Nginx 直接服务，API 动态请求反向代理到 Node；按需配置 Cache-Control、ETag。
• 安全加固：启用 TLS 1.2+、禁用弱加密套件，设置 安全 Headers（如 X-Frame-Options、X-XSS-Protection、Content-Security-Policy），对外仅暴露 80/443。
• 观测与排障：开启 访问日志/错误日志 与 指标（如请求耗时、5xx 比例、后端健康），结合 Nginx/HAProxy 统计页 与 PM2/Node 监控 快速定位瓶颈。

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