LVS和Nginx的原理

lvs和nginx都可以用作多机负载方案，他们各有优缺点，在生产环境中需要好好分析实际情况并加以利用。

LVS：Linux 虚拟机、流量调度，负载均衡
单向的 End user -----> LVS -----> tomcat -----> end user

nginx：高性能代理服务器，系统内部流量分发，反向代理
有来回 End user -----> Ngnix -----> tomcat -----> Ngnix -----> end user

LVS 的优势

1. 抗负载能力强，因为 LVS 工作方式的逻辑是非常简单的，而且工作在网络的第 4
   层，仅作请求分发用，没有流量，所以在效率上基本不需要太过考虑。LVS 一般很少出现故障，即使出现故障一般也是其他地方（如内存、CPU
   等）出现问题导致 LVS 出现问题
2. 配置性低，这通常是一大劣势同时也是一大优势，因为没有太多的可配置的选项，所以除了增减服务器，并不需要经常去触碰它，大大减少了人为出错的几率
3. 工作稳定，因为其本身抗负载能力很强，所以稳定性高也是顺理成章的事，另外各种 LVS
   都有完整的双机热备方案，所以一点不用担心均衡器本身会出什么问题，节点出现故障的话，LVS 会自动判别，所以系统整体是非常稳定的
4. 无流量，LVS 仅仅分发请求，而流量并不从它本身出去，所以可以利用它这点来做一些线路分流之用。没有流量同时也保住了均衡器的 IO
   性能不会受到大流量的影响
5. LVS 基本上能支持所有应用，因为 LVS 工作在第 4 层，所以它可以对几乎所有应用做负载均衡，包括 http、数据库、聊天室等

nginx 和 LVS 作对比的结果：

1. nginx 工作在网络的第 7 层，可以作为网页静态服务器，支持 Rewrite 重写规则；支持 GZIP
   压缩，节省带宽；可以做缓存；可以针对 http 应用本身来做分流策略，静态分离，针对域名、目录结构等 相比之下 LVS
   并不具备这样的功能，所以 nginx 单凭这点可以利用的场合就远多于 LVS 了；但 nginx 有用的这些功能使其可调整度要高于
   LVS，所以经常要去触碰，人为出现问题的几率也就大

2. nginx 对网络的依赖较小，理论上只要 ping 得通，网页访问正常，nginx 就能连得通，nginx
   同时还能区分内外网，如果是同时拥有内外网的节点，就相当于单机拥有了备份线路；LVS 就比较依赖于网络环境，目前来看服务器在同一网段内并且
   LVS 使用 direct 方式分流，效果较能得到保证。另外注意，LVS 需要向托管商至少申请多于一个 ip 来做 visual ip

3. nginx 安装和配置比较简单，测试起来也很方便，因为它基本能把错误用日志打印出来。LVS 的安装和配置、测试就要花比较长的时间，因为同上所述，LVS 对网络依赖性比较大，很多时候不能配置成功都是因为网络问题而不是配置问题，出了问题要解决也相应的会麻烦的多

4. nginx 也同样能承受很高负载且稳定，但负载度和稳定度差 LVS 还有几个等级：nginx 处理所有流量所以受限于机器 IO 和配置；本身的 bug 也还是难以避免的；nginx 没有现成的双机热备方案，所以跑在单机上还是风险比较大，单机上的事情全都很难说

5. nginx 可以检测到服务器内部的故障（健康检查），比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点。目前 LVS 中 ldirectd 也能支持针对服务器内部的情况来监控，但 LVS 的原理使其不能重发请求。比如用户正在上传一个文件，而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障，nginx 会把上传切到另一台服务器重新处理，而 LVS 就直接断掉了

适用业务场景

1. 网站建设初期（每日 PV 小于 100 万），可以选用 Nigix 作为反向代理负载均衡，因为其配置简单，性能也能满足一般的业务场景。如果考虑到负载均衡器是有单点问题，可以采用 Nginx + Keepalived 避免负载均衡器自身的单点问题

2. 网站并发达到一定程度之后，为了提高稳定性和转发效率，可以使用 LVS、毕竟 LVS 比 Nginx 要更稳定，转发效率也更高。不过维护 LVS 对维护人员的要求也会更高，投入成本也更大

LVS+Nginx 为什么会被同时使用
nginx 用来做 http 的反向代理，能够 upsteam 实现 http 请求的多种方式的均衡转发。由于采用的是异步转发可以做到如果一个服务器请求失败，立即切换到其他服务器，直到请求成功或者最后一台服务器失败为止。这可以最大程度的提高系统的请求成功率

lvs 采用的是同步请求转发的策略。这里说一下同步转发和异步转发的区别。同步转发是在 lvs 服务器接收到请求之后，立即 redirect 到一个后端服务器，由客户端直接和后端服务器建立连接。异步转发是 nginx 在保持客户端连接的同时，发起一个相同内容的新请求到后端，等后端返回结果后，由 nginx 返回给客户端

进一步来说：当做为负载均衡服务器的 nginx 和 lvs 处理相同的请求时，所有的请求和响应流量都会经过 nginx；但是使用 lvs 时，仅请求流量经过 lvs 的网络，响应流量由后端服务器的网络返回

也就是，当作为后端的服务器规模庞大时，nginx 的网络带宽就成了一个巨大的瓶颈

但是仅仅使用 lvs 作为负载均衡的话，一旦后端接受到请求的服务器出了问题，那么这次请求就失败了。但是如果在 lvs 的后端在添加一层 nginx（多个），每个 nginx 后端再有几台应用服务器，那么结合两者的优势，既能避免单 nginx 的流量集中瓶颈，又能避免单 lvs 时一锤子买卖的问题

lvs + nginx 的使用中，nginx 还可以作为一个中间环节来减小后端 tomcat 的服务压力，以及做一些业务切换、分流、前置缓存的功能

作者：杰哥长得帅
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来源：简书
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