負載均衡

負載均衡是有多臺服務(wù)器以對稱的方式組成一個服務(wù)器集合，每臺服務(wù)器都能具有等價的地位，都可以單獨對外提供服務(wù)而無需其他服務(wù)器輔助。通過某種負載分擔(dān)技術(shù)，將外部發(fā)送來的請求均勻分配到對稱結(jié)構(gòu)中的某一臺服務(wù)器上，而接收到請求的服務(wù)器獨立地相應(yīng)用戶的請求。均衡負載能夠平均分配呵護請求到服務(wù)器陣列，快速獲取數(shù)據(jù)，解決大量并發(fā)訪問服務(wù)問題。

負載均衡分類

1、DNS負載均衡

在DNS服務(wù)器，配置多個A記錄，這些A記錄對應(yīng)的服務(wù)器構(gòu)成集群

優(yōu)點：

• 1、使用簡單：負載均衡工作，交給DNS服務(wù)器處理，省掉了負載均衡服務(wù)器維護的麻煩
• 2、提高性能：可以支持基于地址的域名解析，解析成距離用戶最近的服務(wù)器地址，可以加快訪問速度，改善性能。

缺點:

• 1、可用性差：DNS解析是多級解析，新增/修改DNS后，解析時間較長，解析過程中，用戶訪問網(wǎng)站將失敗
• 2、擴展性低：DNS負載均衡的控制權(quán)在域名商哪里，無法對其做更多的改善和擴展
• 3、維護性差：也不能反應(yīng)服務(wù)器的當(dāng)前運行狀態(tài)；支持算法少；不能區(qū)分服務(wù)器的差異，（不能根據(jù)系統(tǒng)與服務(wù)器的狀態(tài)來判斷負載）

2、IP負載均衡

在網(wǎng)絡(luò)層通過修改請求目標(biāo)地址進行負載均衡
用戶請求數(shù)據(jù)包，到達負載均衡服務(wù)器后，負載均衡服務(wù)器在操作系統(tǒng)內(nèi)核進程獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，根據(jù)負載均衡算法得到一臺真實的服務(wù)器地址，然后將請求的目標(biāo)地址修改為獲得的真實的IP地址。
真實服務(wù)器處理完成后，相應(yīng)數(shù)據(jù)包回到負載均衡服務(wù)器，負載均衡服務(wù)器，再將數(shù)據(jù)包源地址修改為自身的IP地址，發(fā)送給用戶瀏覽器。

IP負載均衡，真實物理服務(wù)器返回給負載均衡服務(wù)器，存在兩種方式：

• （1）負載均衡服務(wù)器在修改目的ip地址的同時修改源地址。將數(shù)據(jù)包源地址設(shè)為自身盤，即源地址轉(zhuǎn)換（snat）。
• （2）將負載均衡服務(wù)器同時作為真實物理服務(wù)器集群的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。

優(yōu)點：

• （1）在內(nèi)核進程完成數(shù)據(jù)分發(fā)，比在應(yīng)用層分發(fā)性能更好；

缺點：

• （1）所有請求響應(yīng)都需要經(jīng)過負載均衡服務(wù)器，集群最大吞吐量受限于負載均衡服務(wù)器網(wǎng)卡帶寬；

3、鏈路層負載均衡

在通信協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層修改mac地址，進行負載均衡。
數(shù)據(jù)分發(fā)是，不修改IP地址，指修改目標(biāo)的mac地址，配置真實物理服務(wù)器集群所有機器虛擬ip和負載均衡服務(wù)器IP地址一致，達到不修改數(shù)據(jù)包的源地址和目標(biāo)地址，進行數(shù)據(jù)分發(fā)的目的。

實際處理服務(wù)器ip和數(shù)據(jù)請求目的ip一致，不需要經(jīng)過負載均衡服務(wù)器進行地址轉(zhuǎn)換，可將響應(yīng)數(shù)據(jù)包直接返回給用戶瀏覽器，避免負載均衡服務(wù)器網(wǎng)卡帶寬成為瓶頸。也稱為直接路由模式（DR模式）。如下圖：

優(yōu)點：性能好
缺點：配置復(fù)雜

4、混合型負載均衡

由于多個服務(wù)器群內(nèi)硬件設(shè)備、各自的規(guī)模、提供的服務(wù)等的差異，可以考慮給每個服務(wù)器群采用最合適的負載均衡方式，然后又在這么多服務(wù)器集群間再一次負載均衡或集群起來以一個整體向外界提供服務(wù)（把多個服務(wù)器集群當(dāng)做一個新的服務(wù)器群），從而到達最佳的性能。

方式1，如下圖：

以上模式適合有動靜分離的場景，反向代理服務(wù)器（集群）可以起到緩存和動態(tài)請求分發(fā)的作用，當(dāng)時靜態(tài)資源緩存在代理服務(wù)器時，則直接返回到瀏覽器。如果動態(tài)頁面則請求后面的應(yīng)用負載均衡。
方式2，如下圖：

以上場景適合動態(tài)請求場景。

負載均衡算法

常用的負載均衡算法有，輪詢，隨機，最少鏈接，源地址散列，加權(quán)等方式；

1 輪詢

將所有請求，依次分發(fā)到每臺服務(wù)器上，適合服務(wù)器硬件同相同的場景。

優(yōu)點：服務(wù)器請求數(shù)目相同；

缺點：服務(wù)器壓力不一樣，不適合服務(wù)器配置不同的情況；

2 隨機

請求隨機分配到各個服務(wù)器。
優(yōu)點：使用簡單；

缺點：不適合機器配置不同的場景；

3 最少鏈接

將請求分配到連接數(shù)最少的服務(wù)器（目前處理請求最少的服務(wù)器）。

優(yōu)點：根據(jù)服務(wù)器當(dāng)前的請求處理情況，動態(tài)分配；

缺點：算法實現(xiàn)相對復(fù)雜，需要監(jiān)控服務(wù)器請求連接數(shù)；

4 Hash（源地址散列）

根據(jù)IP地址進行Hash計算，得到IP地址。

優(yōu)點：將來自同一IP地址的請求，同一會話期內(nèi)，轉(zhuǎn)發(fā)到相同的服務(wù)器；實現(xiàn)會話粘滯。

缺點：目標(biāo)服務(wù)器宕機后，會話會丟失；

5 加權(quán)

在輪詢，隨機，最少鏈接，Hash'等算法的基礎(chǔ)上，通過加權(quán)的方式，進行負載服務(wù)器分配。

優(yōu)點：根據(jù)權(quán)重，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的請求數(shù)目；

缺點：使用相對復(fù)雜；

反向代理

反向代理是指代理服務(wù)器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務(wù)器對外就是表現(xiàn)為一個服務(wù)器。

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