负载均衡——LVS，HAProxy和Nginx对比分析

负载均衡（Load Balance）是应用于互联网后台系统架构设计中的各层，它将请求均匀分摊到多个操作单元上执行。

目前，在线上环境中应用较多的负载均衡器硬件有F5 BIG-IP，但是硬件设备昂贵，不如软件适应互联网公司的快速发展。最常用的负载均衡软件有LVS、HAProxy和Nginx，结合高可用软件有Heartbeat、Keepalived，可以搭建出承载海量请求的成熟架构如LVS+Keepalived、HAProxy+keepalived等.

专长

三种负载均衡软件LVS、HAProxy和Nginx的优缺点说明如下：

LVS的优点：

• 1、性能最强、仅工作在第4层，TUN和DR模式下回包不经过LVS，保证了均衡器IO的性能受大流量的影响最小；
• 2、工作稳定，自身有完整的双机热备方案，如LVS+Keepalived和LVS+Heartbeat；
• 3、应用范围比较广，可以对所有应用做负载均衡；

LVS的缺点：

• 1、软件本身不支持正则处理，不能做动静分离，这就凸显了Nginx/HAProxy+Keepalived的优势。
• 2、配置性比较低，如果网站应用比较庞大，配置和维护过程就比较麻烦。

HAProxy的优点：

• 1、HAProxy是支持虚拟主机的，可以工作在4、7层(支持多网段)；
• 2、支持url检测后端的服务器；
• 3、它跟LVS一样，本身仅仅就只是一款负载均衡软件；单纯从效率上来讲HAProxy更会比Nginx有更出色的负载均衡速度，在并发处理上也是优于Nginx的；
• 4、HAProxy的算法较多，达到8种；

Nginx的优点：

• 1、工作在OSI第7层，可以针对http应用做一些分流的策略。比如针对域名、目录结构。它的正则比HAProxy更为强大和灵活；
• 2、Nginx对网络的依赖非常小，理论上能ping通就就能进行负载功能，这个也是它的优势所在；
• 3、Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便；
• 4、Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，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；
• 5、Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件，它同时也是功能强大的Web应用服务器。LNMP现在也是非常流行的web环境，大有和LAMP环境分庭抗礼之势，Nginx在处理静态页面、特别是抗高并发方面相对apache有优势；
• 6、Nginx现在作为Web反向加速缓存越来越成熟了，速度比传统的Squid服务器更快，有需求的朋友可以考虑用其作为反向代理加速器；

Nginx的缺点：

• 1、Nginx不支持url来检测；
• 2、Nginx仅能支持http和Email，这个它的弱势；

应用

简单地不负责任地说，性能上LVS>HA>Nginx，功能性和便利性上Nginx>HA>LVS。

对于一个大型后台系统来说，LVS、HAProxy和Nginx常常可以配合使用在不同的层级，LVS用在接入层的最前端，承担最大规模的流量分发；HAProxy负责按域名分流；而Nginx只需要作为Web服务器负责单机内多实例的负载均衡，或负责目录结构分流和静态资源缓存等需求。

所谓的四层与七层负载均衡，就是在对后台服务器进行负载均衡时，依据OSI四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。比如四层负载均衡通过报文中的目标IP地址和端口，七层负载均衡通过报文中的应用层信息(URL、HTTP头部等信息)，选择到达目的的内部服务器。四层负载均衡在解包上的消耗更少，可以达到更高的性能。而七层负载算法可以通过更多的应用层信息分发请求，功能性上更强大。

七层负载均衡软件可以通过URL、Cookie和HTTP head等信息，而不仅仅是IP端口分发流量，还可以修改客户端的请求和服务器的响应（例如HTTP请求中的Header的重写），极大提升了应用系统在网络层的灵活性。

在网络中常见的SYN Flood攻击中，黑客会对同一目标大量发送SYN报文，耗尽服务器上的相关资源，以达到Denial of Service(DoS)的目的。四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上；而在七层模式下这些SYN攻击在负载均衡设备上就截止，不会影响后台服务器的正常运营。另外负载均衡设备可以在七层层面设定多种策略，过滤SQL Injection等应用层面的特定攻击手段，进一步提高系统整体安全。

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