以下内容主要来自HTTP 请求头中的 X-Forwarded-For | JerryQu 的博客↗、Difference between X-Forwarded-For and X-Real-IP headers – Stack Overflow↗和reverse proxy – nginx real_ip_header and X-Forwarded-For seems wrong – Server Fault↗。

X-Forwarded-For 是一个 HTTP 扩展头部。HTTP/1.1（RFC 2616）协议并没有对它的定义，它最开始是由 Squid 这个缓存代理软件引入，用来表示 HTTP 请求端真实 IP。如今它已经成为事实上的标准，被各大 HTTP 代理、负载均衡等转发服务广泛使用，并被写入RFC 7239↗（Forwarded HTTP Extension）标准之中。

X-Forwarded-For 请求头格式非常简单，如下所示：

X-Forwarded-For: client, proxy1, proxy2

可以看到，XFF 的内容由「英文逗号 + 空格」隔开的多个部分组成，最开始的是离服务端最远的设备 IP，然后是每一级代理设备的 IP。

如果一个 HTTP 请求到达服务器之前，经过了三个代理 Proxy1、Proxy2、Proxy3，IP 分别为 IP1、IP2、IP3，用户真实 IP 为 IP0，那么按照 XFF 标准，服务端最终会收到以下信息：

X-Forwarded-For: IP0, IP1, IP2

在Nginx中，添加如下配置即可启用：

location /test {
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}

X-Real-IP 只是一个自定义头部字段，不属于任何标准，通常获取自$remote_add变量，也就是正在与服务器连接的客户端IP地址，可能是代理，也可能是真正的请求端。

由于请求头十分容易伪造，非可信服务器发来的 X-Real-IP 和 X-Forwarded-For 实际上完全不可相信，可靠的只有目前正在连接的IP，基于TCP的三次握手，此时不可能造假。

另外，以下配置其实是不合理的：

proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

这会导致请求到达 Nginx 之前的所有代理信息都被抹掉。

应只在最外层代理服务器内配置 X-Real-IP 为 $remote_addr 以获取可靠客户端地址，内层继续配置会导致正确地址被覆盖。

对 X-Forwarded-For 各层代理应逐级均配置为：

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

使各个代理逐层添加自身IP。

另外，根据文心一言的回答：

在Nginx配置中使用proxy_set_header指令来设置向后端服务器传递的请求头时，X-Forwarded-For是一个常用的头部，用于标识客户端的原始IP地址，尤其是在使用了反向代理或负载均衡的场景中。你提到的三种设置方式在行为上有所不同，下面逐一解释：
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
这是推荐的使用方式。$proxy_add_x_forwarded_for变量是Nginx特有的，用于自动地在已存在的X-Forwarded-For头部后追加客户端的IP地址，如果请求中原本没有X-Forwarded-For头部，则直接使用客户端的IP地址。这种方式能够确保在多级代理的情况下，客户端的原始IP地址被正确地传递，并且不会丢失之前代理的IP信息。
proxy_set_header X-Forwarded-For $http_x_forwarded_for;
这种方式直接从HTTP请求中获取X-Forwarded-For头部的值，并将其传递给后端服务器。如果请求中没有X-Forwarded-For头部，则不会设置这个头部。这种方式的缺点在于，如果请求在到达Nginx之前没有被正确地设置X-Forwarded-For（比如，某些客户端或代理服务器可能不设置这个头部），则后端服务器将无法获取到客户端的真实IP地址。此外，这种方式在多级代理的场景中可能会丢失一些代理的IP信息，因为它不会追加新的IP地址到X-Forwarded-For头部。
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
这种方式直接将Nginx接收到的请求来源IP地址（即直接连接到Nginx的客户端的IP地址）设置为X-Forwarded-For的值。这种方式适用于简单的代理场景，比如只有一层Nginx作为反向代理时。然而，在多层代理的场景下，它无法传递出客户端的原始IP地址，因为$remote_addr只包含直接连接到Nginx的客户端的IP地址，而不包括之前代理的IP地址。
综上所述，推荐使用$proxy_add_x_forwarded_for来设置X-Forwarded-For头部，因为它能够确保在多级代理的场景下，客户端的原始IP地址被完整地传递，并且不会丢失之前代理的IP信息。