解析负载均衡-四层交换-七层交换-软交换-硬交换-F5-nginx的关系

解析负载均衡-四层交换-七层交换-软交换-硬交换-F5-nginx的关系

一、七层网路协议

OSI中的层	功能	TCP/IP协议族
应用层	文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端	TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等
表示层	数据格式化，代码转换，数据加密	没有协议（加密，ASCII等）
会话层	解除或建立与别的接点的联系	没有协议（SQL等）
传输层	提供端对端的接口	TCP，UDP
网络层	为数据包选择路由	IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP
数据链路层	传输有地址的帧以及错误检测功能	SLIP，CSLIP，PPP，MTU
物理层	以二进制数据形式在物理媒体上传输数据	ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

二、四层交换和七层交换

也称作是四层负载均衡和七层负载均衡，含义是通过七层协议的那一层来决定哪些流量需要做负载均衡。

一般常见的是基于三层IP、四层port和七层http协议来做负载均衡；

一般采用软交换、硬交换和软硬结合（一般七层才会采用软硬结合模式，如四层硬交换+七层软交换）

除了四层交换和七层负责均衡，还有其它层的一些负责均衡，如：

• 二层负载均衡：基于MAC地址的二层负载均衡
• 三层负载均衡：基于IP地址的三层负载均衡
• 四层负载均衡：四层通过虚拟IP+端口接收请求，然后再分配到真实的服务器。四层是基于三层IP交换+4层的端口
• 七层负载均衡：七层通过虚拟的URL或主机名接收请求，然后再分配到真实的服务器。七层是基于四层交换+七层的url

三、F5负载均衡

• 四层交换只是理论，不是具体可用的产品
• F5是实现四层交换的一款产品，属于硬交换，价格贵性能好
• 四层交换软件除了F5，还有LVS（软交换）等其它同类型产品
• 除了四层交换软件，还有七层交换软件如haproxy，MySQL Proxy，nginx等

四、项目实践

场景1：后端只有一套程序，对性能无要求，只要求主备两台即可，如何简单的做负载均衡？

思路：客户端通过代码简单实现：
if(condition1){
IP_1+port_1
}else{
ip_2 + port_2
}

场景2：后端只有一套程序，对性能和稳定性有很高要求，要求能够随业务量增长不断增加程序套数，如何做负载均衡？

思路：通过四层交换实现，即IP+port，比如使用四层交换产品F5（硬交换）或者LVS（软件换）

场景3：后端不止一套程序，而是由很多子程序组成的服务群，对性能和稳定性要求较高，要求随业务量增长，需要不断增加服务群的套数，如何做负载均衡？

思路：通过七层交换实现，即IP+port+url，比如使用四层负载均衡的F5+七层负载均衡的Nginx（静态资源七层分流也可以选Varnish，缓存加速能力强）

整体系统架构变为：F5（一个）+nginx（N个，每个nginx负责一套程序群）+程序群（M套），F5作为总入口，通过IP+端口将请求负责均衡分发给N个nginx，每个Nginx拿到被分配的请求后，通过url将请求分发给它负责管理的程序群的具体某个子程序。

五、参考资料：

1. 四层和七层负载均衡的区别
2. 网络七层协议