常见的负载均衡器（一）

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前言

LB（Load Balance）集群，负载均衡集群，是以提高服务的并发处理能力为根本着眼点的集群。实现负载均衡有硬件设备的负载均衡器，如F5、A10、深信服等，也有软件层面的，常见的如LVS、HAproxy、nginx

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一、LB集群是什么

LB集群

LB：Load Balancing 负载均衡集群，分为软硬件两种类型。

软件负载均衡设备：

• LVS（四层路由设备）根据用户请求的IP与端口号，实现将用户的请求分发至一个客户端不同的主机
• nginx:要功能是针对http，smtp，pop3，imap等协议实现负载均衡，只负责解析有限的七层协议
• HAproxy：主要功能是针对http协议实现负载均衡，也可以实现tcp（mysql，smtp）等协议的负载

对比：

软件	每秒的并发量	CPU占用	结论
LVS（DR）	1.6 w	25%	综合性能最好，配置复杂
haproxy	2.3 w	95%	转发快，占用CPU高，配置简单
nginx	2 w	80%	转发比haproxy低，CPU占用也低

硬件负载均衡：

• F5 BIG-IP-1500
• F5 BIG-IP LTM8800
• Citrix，Netscaler
• A10
• 深信服

HA集群

HA：High Availability，高可用集群（增加服务可用性）

高可用集群是以提升服务的始终在线能力为着眼点，不会因为当机而导致服务不能用

衡量可用性：在线时间/（在线时间+故障处理时间）

HPC集群

HPC：High performance，高性能计算集群，计算海量数据，解决复杂问题

平时所说的超级计算机就是高性能计算集群，查看每秒钟浮点运算的能力

运用到的名词：

向量机：尽可能向上进行扩展，如果CPU过多，在架构上纵然会有问题的

并行处理集群：包括两部分

1、分布式文件系统;

2、将大任务切割为小任务，分别进行处理的机制

二、负载均衡类别

负载均衡主要方式

• http重定向

  原理：

    根据用户的http请求计算出一个真实的web服务器地址，并将该web服务器地址写入http重定向响应中返回给浏览器，由浏览器重新进行访问。

  特点：

     优点：比较简单

     缺点：浏览器需要零次请求服务器才能完成一次访问，性能较差。http重定向服务器自身的处理能力可能成为瓶颈。使用http302响应重定向，有可能使搜索引擎判断为SEO作弊，降低搜索排名。

• DNS负载均衡

  原理：

    在DNS服务器上配置多个域名对应IP的记录。例如一个域名www.baidu.com对应一组web服务器IP地址，域名解析时经过DNS服务器的算法将一个域名请求分配到合适的真实服务器上。

  特点：

    优点：将负载均衡的工作交给了DNS，省却了网站管理维护负载均衡服务器的麻烦，同时许多DNS还支持基于地理位置的域名解析，将域名解析成距离用户地理最近的一个服务器地址，加快访问速度吗，改善性能

    缺点：目前的DNS解析是多级解析，每一级DNS都可能化缓存记录A，当摸一服务器下线后，该服务器对应的DNS记录A可能仍然存在，导致分配到该服务器的用户访问失败。

• 反向代理负载均衡

  原理：

    反向代理处于web服务器这边，反向代理服务器提供负载均衡的功能，同时管理一组web服务器，它根据负载均衡算法将请求的浏览器访问转发到不同的web服务器处理，处理结果经过反向服务器返回给浏览器

  特点：

    优点：部署简单，处于http协议层面。

     缺点：使用了反向代理服务器后，web 服务器地址不能直接暴露在外，因此web服务器不需要使用外部IP地址，而反向代理服务作为沟通桥梁就需要配置双网卡、外部内部两套IP地址。

• IP负载均衡 ★★★

  原理：

     ;LVS-NAT 用户访问请求到达负载均衡服务器，负载均衡服务器在操作系统内核进程获取网络数据包，根据算法得到一台真实服务器地址，然后将用户请求的目标地址修改成该真实服务器地址，数据处理完后返回给负载均衡服务器，负载均衡服务器收到响应后将自身的地址修改成原用户访问地址后再讲数据返回回去。

  特点：

    优点：在响应请求时速度较反向服务器负载均衡要快。

    缺点：当请求数据较大（大型视频或文件）时，速度较慢。

• 数据链路层负载均衡 ★★★

  原理：

    LVS-DR 在数据链路层修改Mac地址进行负载均衡。

    负载均衡服务器的IP和它所管理的web 服务群的虚拟IP一致；

    负载均衡数据分发过程中不修改访问地址的IP地址，而是修改Mac地址；

    通过这两点达到不修改数据包的原地址和目标地址就可以进行正常的访问。

  特点：

    优点：不需要负载均衡服务器进行IP地址的转换。数据响应时,不需要经过负载均衡服务器。

    缺点：负载均衡服务器的网卡带宽要求较高。

• F5硬件负载均衡

  原理：

    健康性检查。F5 BIG-IP可以确认应用程序能否对请求返回对应的数据。假如F5 BIG-IP后面的某一台服务器发生服务停止、死机等故障，F5会检查出来并将该服务器标识为宕机，从而不将用户的访问请求传送到该台发生故障的服务器上，修复完成之后，会继续想该服务器发起信息传送F5 BIG-IP的iRules功能可以做HTTP内容过滤，根据不同的域名、URL，将访问请求传送到不同的服务器。

  特点：

    优点：功能强大，性能全面

    缺点：成本高

四层负载均衡和七层负载均衡

所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡，主要代表有LVS

七层负载也称内容交换，就是基于URL等应用层信息的负载均衡，主要代表有nginx

代理

负载均衡是代理的一种

正向代理：

  只用于代理内部网络对Internet的连接请求，客户机必须指定代理服务器,并将本来要直接发送到Web服务器上的http请求发送到代理服务器中，正向代理指的是客户端代理，是由用户控制并知晓的代理方式。

反向代理：

  指以代理服务器来接受Internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器；并将从服务器上得到的结果返回Internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。