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在业务初期,我们一般会先使用单台服务器对外提供服务。随着业务流量越来越大,单台服务器无论如何优化,无论采用多好的硬件,总会有性能天花板,当单服务器的性能无法满足业务需求时,就需要把多台服务器组成集群系统提高整体的处理性能。

基于上述需求,我们要使用统一的流量入口来对外提供服务,本质上就是需要一个流量调度器,通过均衡的算法,将用户大量的请求流量均衡地分发到集群中不同的服务器上。这其实就是我们今天要说的负载均衡,什么是负载均衡?

使用负载均衡可以给我们带来的几个好处:

提高了系统的整体性能;

提高了系统的扩展性;

提高了系统的可用性

负载均衡类型

什么是负载均衡?广义上的负载均衡器大概可以分为 3 类,包括:DNS 方式实现负载均衡、硬件负载均衡、软件负载均衡。

(一)DNS 实现负载均衡

DNS 实现负载均衡是最基础简单的方式。一个域名通过 DNS 解析到多个 IP,每个 IP 对应不同的服务器实例,这样就完成了流量的调度,虽然没有使用常规的负载均衡器,但实现了简单的负载均衡功能。

通过 DNS 实现负载均衡的方式,最大的优点就是实现简单,成本低,无需自己开发或维护负载均衡设备,不过存在一些缺点:

①服务器故障切换延迟大,服务器升级不方便。我们知道 DNS 与用户之间是层层的缓存,即便是在故障发生时及时通过 DNS 修改或摘除故障服务器,但中间经过运营商的 DNS 缓存,且缓存很有可能不遵循 TTL 规则,导致 DNS 生效时间变得非常缓慢,有时候一天后还会有些许的请求流量。

②流量调度不均衡,粒度太粗。DNS 调度的均衡性,受地区运营商 LocalDNS 返回 IP 列表的策略有关系,有的运营商并不会轮询返回多个不同的 IP 地址。另外,某个运营商 LocalDNS 背后服务了多少用户,这也会构成流量调度不均的重要因素。

③流量分配策略太简单,支持的算法太少。DNS 一般只支持 rr 的轮询方式,流量分配策略比较简单,不支持权重、Hash 等调度算法。

④DNS 支持的 IP 列表有限制。我们知道 DNS 使用 UDP 报文进行信息传递,每个 UDP 报文大小受链路的 MTU 限制,所以报文中存储的 IP 地址数量也是非常有限的,阿里 DNS 系统针对同一个域名支持配置 10 个不同的 IP 地址。

(二)硬件负载均衡

硬件负载均衡是通过专门的硬件设备来实现负载均衡功能,是专用的负载均衡设备。目前业界典型的硬件负载均衡设备有两款:F5和A10。

这类设备性能强劲、功能强大,但价格非常昂贵,一般只有土豪公司才会使用此类设备,中小公司一般负担不起,业务量没那么大,用这些设备也是挺浪费的。

硬件负载均衡的优点:

功能强大:全面支持各层级的负载均衡,支持全面的负载均衡算法。

性能强大:性能远超常见的软件负载均衡器。

稳定性高:商用硬件负载均衡,经过了良好的严格测试,经过大规模使用,稳定性高。

安全防护:还具备防火墙、防 DDoS 攻击等安全功能,以及支持 SNAT 功能。

硬件负载均衡的缺点也很明显:

①价格贵;

②扩展性差,无法进行扩展和定制;

③调试和维护比较麻烦,需要专业人员;

(三)软件负载均衡

软件负载均衡,可以在普通的服务器上运行负载均衡软件,实现负载均衡功能。目前常见的有 Nginx、HAproxy、LVS。其中的区别:

Nginx:七层负载均衡,支持 HTTP、E-mail 协议,同时也支持 4 层负载均衡;

HAproxy:支持七层规则的,性能也很不错。OpenStack 默认使用的负载均衡软件就是 HAproxy;

LVS:运行在内核态,性能是软件负载均衡中最高的,严格来说工作在三层,所以更通用一些,适用各种应用服务。

软件负载均衡的优点:

易操作:无论是部署还是维护都相对比较简单;

便宜:只需要服务器的成本,软件是免费的;

灵活:4 层和 7 层负载均衡可以根据业务特点进行选择,方便进行扩展和定制功能。

http://www.dinnco.com/news/83776.html

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