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种类

  • 硬件负载均衡

    • F5
    • TP-Link

    硬件一般都是定制化,价格比较贵,不太符合互联网公司的价值观,要使用普通pc来完成专业硬件的工作。

    Nginx Plus和F5 BIG-IP 11050价格对比。

  • 软件负载均衡

    • 四层交换
    • 七层交换

软件负载均衡

软件负载均衡按工作的层次可以分为四层和七层,四层就是工作在OSI的四层,工作在TCP,通过三层IP和四层端口号来进行负载均衡;七层交换处理支持四层负载均衡外,只要分析应用层的信息,比如HTTP协议的URI或者cookie等信息来进行负载。

常见的四层均衡

四层均衡通过报文中的目标地址和端口,根据配置的负载均衡策略,选择目标服务器。

以tcp为例,负载均衡在收到第一个赖在客户端的SYN请求时,通过修改报文中的地址修改,直接转发给该服务器。tcp连接的建立,是客户端和服务端直接建立的。

  • LVS

LVS架构图能看到LVS由三层组成:

  1. 流量入口
  2. 后端server集群
  3. 共享存储

LVS的几种工作模式:


LVS-NAT:工作机制类似D-NAT,这种模式下所有的流量都需要经过Balancer,容易成为瓶颈。


LVS-DR:Direct Routing,直接路由,要求Balancer和后端集群在同一个网络环境,需要修改报文中目标的mac地址,然后重新封装,报文中的源ip和目标ip都没有被修改,后端server直接相应客户端,将数据返回,流量不需要经过Balancer,降低Balancer负载。


LVS-TUN:类似DR模式,但是后端server和Balancer不在同一个网络,使用IP隧道封装,通过公网发送给后端server,后端server解析报文后直接相应客户端。


LVS的高可用是通过主备来实现的,当主挂掉后会进行主备切换,达到高可用效果。

  • Nginx

Nginx即可作为四层转发,也可以作为七层转发。四层转发tcp配置示例:

stream {
upstream tcp_backend {
server srv1.example.com:3306;
server srv2.example.com:3306;
}
server {
listen 3306;
proxy_pass tcp_backend;
}
}

  • Seesaw

基于LVS的负载均衡平台。开源版本非google内部使用版本。

常见七层均衡

  • HAProxy
listen MaxCDN-HAProxy 10.10.10.10:80
mode http
stats enable
stats uri /haproxy?status
balance roundrobin
server Server01 10.10.10.1:80 check
server Server02 10.10.10.2:80 check
server Backup 10.10.10.3:80 backup

有多种负载均衡策略,rr、uri、uri parameter等。

  • Nginx
upstream backend1 {
# list of servers
}

upstream backend2 {
# list of servers
}

location /shop {
proxy_pass http://backend1;
}

location /blog {
proxy_pass http://backend2;
}

nginx典型通过uri来进行负载均衡。

  • 各种应用层proxy,eg. MySQL Proxy

各种数据库分布式proxy服务,mysql proxy、redis proxy等应用层proxy,通过特定请求数据的进行hash计算,定位后端server,请求对应后端server获取数据后返回给客户端。

上面的这些负载均衡方式都是有流量单点,如果单点负载达到极限,就需要进行水平扩展,可以使用DNS或者类似的命名服务水平扩展Balancer。

参考链接

  1. 5 Reasons to Switch from F5 BIG-IP to NGINX Plus | NGINX
  2. NGINX Plus vs. F5 BIG‑IP: A Price‑Performance Comparison
  3. What is Load Balancing? | DigitalOcean
  4. 10 Open Source Load Balancer for HA and Improved Performance
  5. General Architecture of LVS Server Clusters
  6. 负载均衡集群 LVS 详解(Loadbalancer & LVS)
  7. What Is Layer 4 Load Balancing? | NGINX Load Balancer

(完)