国产操作系统实验指导-实验05：使用Nginx实现负载均衡

棒棒堂智能运维
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一、实验目的

1、了解负载均衡的基本原理；

2、掌握使用Nginx实现负载均衡。

二、实验学时

2学时

三、实验类型

综合型

四、实验需求

1、硬件

每人配备计算机1台。

2、软件

安装Edge、Firefox、Chrome等最新版本浏览器，安装Mobaxterm软件。

3、网络

本地主机能够访问教学云计算平台，虚拟机按照配置指南配置网络。

4、工具

无

五、实验任务

1、实现负载均衡服务的搭建，并发布网站；

2、实现负载均衡服务的测试。

六、实验环境

1、本实验需要VM 3台；

2、本实验VM配置信息如下表所示； 2025-09-12_093416.png 注意：虚拟机名称、主机名称均需要参考实验课提供的配置指南进行配置。

3、本实验拓扑图。

4、本实验操作演示视频。

本实验操作演示视频为视频集的第5集：www.bilibili.com/video/BV1iH…

七、实验内容及步骤

1、内网网站服务器-1的配置，并发布网站

在 VM-Lab-05-Task-02-10.0.0.2 主机上操作，进行内部网站服务器的建设和网站发布。具体步骤：

（1）创建内部网站服务器的VM，按照《实验01：安装openEuler》的内容进行创建。

（2）完成服务器防火墙的配置。

#防火墙的配置
[root@Lab-05-Task-02 ~] firewall-cmd --permanent --add-port=80/tcp
[root@Lab-05-Task-02 ~] firewall-cmd --permanent --add-port=81/tcp
[root@Lab-05-Task-02 ~] firewall-cmd --permanent --add-port=8080/tcp
[root@Lab-05-Task-02 ~] firewall-cmd --reload
[root@Lab-05-Task-02 ~] firewall-cmd --list-all

（3）安装Apache。

参考《实验04：2、安装Apache服务》

（4）创建内部网站。

创建的网站与发布方式结果如下：

表5-1内部网站服务器-1发布的网站一览表

网站名称访问路径存放目录发布方式
Site-1http://10.0.0.2/var/www/html基于IP地址
Site-2http://10.0.0.2:81/var/www/html/sitefolder2基于端口
Site-3http://10.0.0.2:8080/var/www/html/sitefolder3基于端口
Site-4http://10.0.0.2/site4/var/www/html/sitefolder4基于虚拟目录
Site-5http://10.0.0.2/site5/var/www/html/sitefolder5基于虚拟目录
# Site-1的内容创建：使用/var/www/html存储网站内容，撰写网站首页。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# echo "<h1>Site-1:Publish using IP</h1>" > /var/www/html/index.html

# Site-2的内容创建：创建sitefolder2目录，撰写网站首页。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# mkdir /var/www/html/sitefolder2
[root@Lab-05-Task-02 ~]# echo "<h1>Site-2:Release using port 81</h1>" > /var/www/html/sitefolder2/index.html

# Site-3的内容创建：创建sitefolder3目录，撰写网站首页。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# mkdir /var/www/html/sitefolder3
[root@Lab-05-Task-02 ~]# echo "<h1>Site-3:Release using port 8080</h1>" > /var/www/html/sitefolder3/index.html

# Site-4的内容创建：创建sitefolder4目录，撰写网站首页。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# mkdir /var/www/html/sitefolder4
[root@Lab-05-Task-02 ~]# echo "<h1>Site-4:Publish using virtual directory/site4</h1>" > /var/www/html/sitefolder4/index.html

# Site-5的内容创建：创建sitefolder5目录，撰写网站首页。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# mkdir /var/www/html/sitefolder5
[root@Lab-05-Task-02 ~]# echo "<h1>Site-5:Publish using virtual directory/site5</h1>" > /var/www/html/sitefolder5/index.html

（5）基于IP地址发布网站

修改Apache配置文件的信息，以默认方式发布网站Site-1。

# 配置文件的具体路径：/etc/httpd/conf/httpd.conf
# 查看Apache配置文件中实际用到的内容，完成修改配置信息。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# cat /etc/httpd/conf/httpd.conf | grep -vE "#|^$"
# --------------------httpd.conf文件--------------------
ServerRoot "/etc/httpd"
Listen 80
Include conf.modules.d/*.conf
User apache
Group apache
ServerAdmin root@localhost
<Directory />
    AllowOverride none
    Require all denied
</Directory>
DocumentRoot "/var/www/html"
<Directory "/var/www">
    AllowOverride None
    Require all granted
</Directory>
<Directory "/var/www/html">
    Options Indexes FollowSymLinks
    AllowOverride None
    Require all granted
</Directory>
<IfModule dir_module>
    DirectoryIndex index.html
</IfModule>
<Files ".ht*">
    Require all denied
</Files>
# 此处省略了部分提示信息
# ----------------------------------------------------

（6）基于端口发布网站。

在/etc/httpd/conf.d文件夹下创建Site-2、Site-3的配置文件。

# 使用端口方式发布Site-2、Site-3。
# 创建Site-2、Site-3的配置文件，并存入到/etc/httpd/conf.d目录下。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# vi /etc/httpd/conf.d/port-site-2.conf
# 将以下内容写入配置文件
# --------------------port-site-2.conf文件--------------------
Listen 81
<VirtualHost *:81>
    DocumentRoot "/var/www/html/sitefolder2"
</VirtualHost>
# --------------------port-site-2.conf文件--------------------

[root@Lab-05-Task-02 ~]# vi /etc/httpd/conf.d/port-site-3.conf
# 将以下内容写入配置文件
# --------------------port-site-3.conf文件--------------------
Listen 8080
<VirtualHost *:8080>
    DocumentRoot "/var/www/html/sitefolder3"
</VirtualHost>
# --------------------port-site-3.conf文件--------------------

（7）基于虚拟目录发布网站。

在/etc/httpd/conf.d目录下创建Site-4、Site-5的配置文件。

# 使用虚拟目录方式发布Site-4、Site-5。
# 创建Site-4、Site-5的配置文件，并存入到/etc/httpd/conf.d目录下。
[root@Lab-05-Task-02 ~]# vi /etc/httpd/conf.d/alias-site-4.conf
# 将以下内容写入配置文件
# --------------------alias-site-4.conf文件--------------------
Alias /site4 "/var/www/html/sitefolder4"
<Directory "/var/www/html/sitefolder4">
    Options Indexes FollowSymLinks
    AllowOverride None
    Require all granted
</Directory>
# --------------------alias-site-4.conf文件--------------------

[root@Lab-05-Task-02 ~]# vi /etc/httpd/conf.d/alias-site-5.conf
# 将以下内容写入配置文件
# --------------------alias-site-5.conf文件--------------------
Alias /site5 "/var/www/html/sitefolder5"
<Directory "/var/www/html/sitefolder5">
    Options Indexes FollowSymLinks
    AllowOverride None
    Require all granted
</Directory>
# --------------------alias-site-5.conf文件--------------------

（8）网站测试。

# 重新载入httpd服务的配置文件
[root@Lab-05-Task-02 ~]# systemctl reload httpd

#通过浏览器进行网站的访问测试。

💡 注意：

此处的虚拟机要能够正常访问互联网，用于安装 Apache服务进行网站发布。

网站成功发布后修改网络配置，将网卡类型修改为“仅主机模式”，IP地址修改为10.0.0.2/24，不配置网关和DNS。

2、内网网站服务器-2的配置，并发布网站

（1）安装服务与发布网站参考上一步骤《1、内网网站服务器-1的配置，并发布网站》

（2）修改网络配置，将IP地址修改为10.0.0.3。

（3）发布内容与内网网站服务器-1内容一致。

创建的网站与发布方式结果如下：

表5-2 内部网站服务器-2发布的网站一览表

网站名称访问路径存放目录发布方式
Site-1http://10.0.0.3/var/www/html基于IP地址
Site-2http://10.0.0.3:81/var/www/html/sitefolder2基于端口
Site-3http://10.0.0.3:8080/var/www/html/sitefolder3基于端口
Site-4http://10.0.0.3/site4/var/www/html/sitefolder4基于虚拟目录
Site-5http://10.0.0.3/site5/var/www/html/sitefolder5基于虚拟目录

3、安装Nginx服务

在VM-Lab-05-Task-01-172.31.0.151主机上操作，安装Nginx服务。

# 安装了必要的依赖库和工具
[root@Lab-03-Task-01 ~]# yum install -y gcc wget tar make zlib-devel pcre-devel openssl-devel
# 官网下载Nginx 源码包
[root@Lab-03-Task-01 ~]# wget https://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz

# 解压下载的源码包
[root@Lab-03-Task-01 ~]# tar -xzvf nginx-1.18.0.tar.gz
# 使用 ./configure 命令配置 Nginx，并添加 http_stub_status_module 模块
[root@Lab-03-Task-01 ~]# cd nginx-1.18.0
[root@Lab-03-Task-01 nginx-1.18.0]# ./configure --with-http_stub_status_module
# 编译并安装 Nginx
[root@Lab-03-Task-01 nginx-1.18.0]# make
[root@Lab-03-Task-01 nginx-1.18.0]# make install
# 添加环境变量，启动 Nginx
[root@Lab-03-Task-01 nginx-1.18.0]# cd /usr/local/nginx
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /etc/profile
-------------------- profile ------------------
# 添加内容
export PATH="/usr/local/nginx/sbin:$PATH"
------------------------------------------------------
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# source ~/.bashrc
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# ./sbin/nginx

4、配置Nginx实现负载均衡服务

在VM-Lab-05-Task-01-172.31.0.151主机上操作，配置Nginx并实现负载均衡服务。

本项目以域名方式发布内部网站服务器上的5个网站，通过Nginx发布的网站的信息如下：

表5-3 对外发布的网站一览表

序号发布地址对应内部网站服务器-1的网站对应内部网站服务器-2的网站
1www.a.comhttp://10.0.0.2http://10.0.0.3
2www.b.comhttp://10.0.0.2:81http://10.0.0.3:81
3www.c.comhttp://10.0.0.2:8080http://10.0.0.3:8080
4www.d.comhttp://10.0.0.2/site4http://10.0.0.3/site4
5www.e.comhttp://10.0.0.2/site5http://10.0.0.3/site5

具体的配置方法如下：

（1）完成服务器防火墙的配置。

# 添加防火墙策略
[root@Lab-05-Task-01 ~]# firewall-cmd --zone=public --add-port=80/tcp --permanent
[root@Lab-05-Task-01 ~]# firewall-cmd --reload
[root@Lab-05-Task-01 ~]# firewall-cmd --list-all
# 配置SELinux
[root@Lab-05-Task-01 ~]# setenforce 0
# 修改SELinux配置文件
[root@Lab-05-Task-01 ~]# vi /etc/selinux/config
-------------------- config ----------------------
SELINUX=permissive
--------------------------------------------------
[root@Lab-05-Task-01 ~]# reboot

（2）实现轮询负载均衡。

# 配置Nginx实现负载均衡服务
# 在cd /usr/local/nginx/conf.d/目录下进行配置文件修改
# 轮询负载均衡
# 创建配置文件port-site-1.conf，通过域名实现内部网站80端口的负载。
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# mkdir /usr/local/nginx/conf.d
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /usr/local/nginx/conf.d/port-site1.conf
-------------------- port-site1.conf ------------------
upstream load1{
        server 10.0.0.2:80;
        server 10.0.0.3:80;
}
server{
        listen 80;
        server_name www.a.com;
        location / {
                proxy_pass http://load1;
                proxy_set_header Host $host:80;
        }
}

------------------------------------------------------
# 创建配置文件port-site-2.conf，通过域名实现内部网站81端口的负载
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /usr/local/nginx/conf.d/port-site2.conf
-------------------- port-site2.conf ------------------
upstream load2{
        server 10.0.0.2:81;
        server 10.0.0.3:81;
}
server{
        listen 80;
        server_name www.b.com;
        location / {
                proxy_pass http://load2;
                proxy_set_header Host $host:80;
        }

}
----------------------------------------------------
# 创建配置文件port-site-3.conf，通过域名实现内部网站8080端口的负载
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /usr/local/nginx/conf.d/port-site3.conf
-------------------- port-site3.conf ------------------
upstream load3{
        server 10.0.0.2:8080;
        server 10.0.0.3:8080;
}
server{
        listen 80;
        server_name www.c.com;
        location / {
                proxy_pass http://load3;
                proxy_set_header Host $host:80;
        }

}
----------------------------------------------------
# 创建配置文件port-site-4.conf，通过域名实现内部网站虚拟目录site4的负载
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /usr/local/nginx/conf.d/port-site4.conf
-------------------- port-site4.conf ------------------
upstream load4{
        server 10.0.0.2;
        server 10.0.0.3;
}
server{
        listen 80;
        server_name www.d.com;
        location / {
                proxy_pass http://load4/site4/;
                proxy_set_header Host $host:80;
        }

}
----------------------------------------------------
# 创建配置文件port-site-5.conf，通过域名实现内部网站虚拟目录site5的负载
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /usr/local/nginx/conf.d/port-site5.conf
-------------------- port-site5.conf ------------------
upstream load5{
        server 10.0.0.2;
        server 10.0.0.3;
}
server{
        listen 80;
        server_name www.e.com;
        location / {
                proxy_pass http://load5/site5/;
                proxy_set_header Host $host:80;
        }

}
----------------------------------------------------
# 修改Nginx 配置文件nginx.conf
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
-------------------- nginx.conf ------------------
# 在文件中添加以下内容
 include /usr/local/nginx/conf.d/*.conf;
----------------------------------------------------

# 重新加载Nginx
[root@Lab-03-Task-01 nginx]# ./sbin/nginx -s reload

5、配置Nginx状态监控

在VM-Lab-05-Task-01-172.31.0.151主机上操作，配置Nginx并实现服务监控。

Nginx提供了一个内置的状态信息监控页面可用于监控Nginx的整体访问情况，这个功能由ngx_http_stub_status_module模块进行实现。

（1）配置Nginx实现监控。

# 修改Nginx 配置文件，添加以下内容
[root@Lab-05-Task-01 ~]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
-------------------- nginx.conf ------------------
server {
        listen *:80 default_server;
        server_name _;
        location /nginx_status {
        stub_status on;
        access_log off;
        allow 172.31.0.151;
        #deny all;
        }
}
--------------------------------------------------

[root@Lab-05-Task-01 nginx]# ./sbin/nginx -s reload

# 在本地浏览器上通过访问http://172.31.0.151/nginx_status可查看Nginx的状态信息

6、访问测试

在本地主机上配置hosts文件（文件访问路径 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts）将域名和 IP 地址建立映射关系，依次通过浏览器进行域名访问测试。

#hosts文件内容
172.31.0.151    www.a.com
172.31.0.151    www.b.com
172.31.0.151    www.c.com
172.31.0.151    www.d.com
172.31.0.151    www.e.com

表5-4 服务测试结果

2025-09-12_094002.png

得出结论：

  • 两台正常，可以访问，负载均衡。
  • 单台故障，可以访问，说明容灾。
  • 全部故障，不可访问。

八、实验考核

实验考核分为【实验智能考】和【实验线上考】两个部分。

实验智能考：通过AI智能体、实验操作日志智能分析等措施，由AI智能对实验学习过程进行综合评分。

实验线上考：每个实验设置10道客观题。通过线上考核平台（如课堂派）进行作答。

实验智能考的成绩占本实验成绩的30%，实验线上考的成绩占本实验成绩的70%。

1、实验智能考

实验4-6为openEuler的服务器部署，学生通过教学云计算平台的统一运维平台和堡垒机，在提供的云计算平台上进行实验，并提交最终实验成果的URL地址，通过AI和大数据技术对学生操作命令进行实验过程和成果的综合考核，最终由人工智能评定最终成绩。

2、实验线上考

本实验线上考共10题，其中单选4题、多选1题、判断3题、填空2题。

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