如何在Linux中实现Node.js负载均衡

在 Linux 上实现 Node.js 负载均衡

一、方案总览与选型

反向代理层：使用 Nginx 或 HAProxy 将请求分发到多个 Node.js 实例，支持轮询、权重、健康检查、限流与压缩，适合生产环境。
进程内扩展：使用 Node.js 内置 cluster 模块 启动多个工作进程，充分利用多核 CPU，适合单机多核优化。
应用内代理：用 http-proxy / http-proxy-middleware 在 Node.js 中自写简单负载均衡，便于与业务集成，但生产级能力与稳定性通常不如前两类。
容器化编排：使用 Docker Compose / Kubernetes 管理多实例与滚动更新，结合 K8s Service 或 Ingress 做服务层负载均衡。

二、使用 Nginx 作为反向代理

安装与启用
- Ubuntu/Debian
  - 安装：sudo apt update && sudo apt install nginx
  - 检查：sudo nginx -t
  - 生效：sudo systemctl reload nginx
- CentOS/RHEL
  - 安装：sudo yum install -y epel-release && sudo yum install -y nginx
  - 启动与开机自启：sudo systemctl start nginx && sudo systemctl enable nginx

基本配置示例（/etc/nginx/sites-available/default 或 /etc/nginx/nginx.conf 的 http 块内）

定义上游与反向代理

http {
  upstream node_app {
    server 127.0.0.1:3000;
    server 127.0.0.1:3001;
    server 127.0.0.1:3002;
  }

  server {
    listen 80;
    server_name your_domain.com;

    location / {
      proxy_pass http://node_app;
      proxy_http_version 1.1;
      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_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;

      # WebSocket 支持
      proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
      proxy_set_header Connection 'Upgrade';
      proxy_cache_bypass $http_upgrade;
    }
  }
}

要点
- 多实例端口如 3000/3001/3002 对应你的 Node 进程。
- 按需开启 HTTPS/TLS（可使用 Let’s Encrypt）。

三、使用 HAProxy 作为负载均衡器

安装
- Ubuntu/Debian：sudo apt update && sudo apt install haproxy

配置示例（/etc/haproxy/haproxy.cfg）

global
  log /dev/log local0
  log /dev/log local1 notice
  daemon

defaults
  log global
  mode http
  option httplog
  option dontlognull
  timeout connect 5000ms
  timeout client 50000ms
  timeout server 50000ms

frontend http_front
  bind *:80
  default_backend http_back

backend http_back
  balance roundrobin
  server node1 127.0.0.1:3000 check
  server node2 127.0.0.1:3001 check
  server node3 127.0.0.1:3002 check

生效与验证
- 检查：sudo haproxy -c -f /etc/haproxy/haproxy.cfg
- 重启：sudo systemctl restart haproxy
说明
- 算法可用 roundrobin/leastconn 等；开启 check 做健康检查。

四、进程内与容器化实践

Node.js Cluster 模式（单机多核）

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`Master ${process.pid} is running`);
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) cluster.fork();
  cluster.on('exit', (worker) => console.log(`worker ${worker.process.pid} died`));
} else {
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end(`Hello from worker ${process.pid}\n`);
  }).listen(8000);
}

适合提升单机吞吐；与反向代理结合可获得更完整的生产特性（静态资源、压缩、缓存、限流等）。

应用内简单代理（Node.js + http-proxy）

const http = require('http');
const httpProxy = require('http-proxy');
const servers = ['http://127.0.0.1:3000','http://127.0.0.1:3001','http://127.0.0.1:3002'];
let idx = 0;
const proxy = httpProxy.createProxyServer({});
http.createServer((req,res)=>{
  const target = servers[idx = (idx+1)%servers.length];
  proxy.web(req,res,{target});
}).listen(80);

便于原型与集成，生产环境建议使用 Nginx/HAProxy。

Docker Compose 多实例

docker-compose.yml

version: '3'
services:
  node_app:
    build: .
    ports:
      - "3000"
    deploy:
      replicas: 3
      update_config: { parallelism: 1, delay: 10s }
      restart_policy: { condition: on-failure }

启动：docker-compose up -d；在 K8s 中可用 Service/Ingress 做负载均衡。

五、健康检查、高可用与运维要点

健康检查与故障隔离
- Nginx：在 upstream 中使用 max_fails/fail_timeout 与 server 127.0.0.1:3000 max_fails=3 fail_timeout=30s 等策略。
- HAProxy：使用 check 参数与更细粒度的 http-check 规则，自动摘除异常实例。
进程与实例管理
- 使用 PM2 管理多实例与零停机重启：pm2 start app.js -i max（按 CPU 核数），pm2 save && pm2 startup。
网络与安全
- 开放防火墙端口（Ubuntu/Debian 常见为 ufw allow 80,443；CentOS/RHEL 使用 firewall-cmd 放行 http/https）。
- 启用 HTTPS/TLS（如 Let’s Encrypt），并在代理层设置 X-Real-IP / X-Forwarded-For / X-Forwarded-Proto 以便后端获取真实客户端信息。
- 静态资源建议由 Nginx 直接服务，动态请求反向代理到 Node.js。

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