负载均衡

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2021-09-21 05:34 537阅读 0赞

### 一、什么是负载均衡（Load balancing） ###

在网站创立初期，我们一般都使用单台机器对台提供集中式服务，但是随着业务量越来越大，无论是性能上还是稳定性上都有了更大的挑战。这时候我们就会想到通过扩容的方式来提供更好的服务。

我们一般会把多台机器组成一个集群对外提供服务。然而，我们的网站对外提供的访问入口都是一个的，比如 www.taobao.com。那么当用户在浏览器输入 www.taobao.com 的时候如何**将用户的请求分发到集群中不同的机器上呢，这就是负载均衡在做的事情。**

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### 二、负载均衡分类 ###

现在我们知道，负载均衡就是一种计算机网络技术，用来在多个计算机（计算机集群）、网络连接、CPU、磁碟驱动器或其他资源中分配负载，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。那么，这种计算机技术的实现方式有多种。大致可以分为以下几种，其中最常用的是四层和七层负载均衡：

**1.四层负载均衡**

四层负载均衡工作**在 OSI 模型的传输层**，由于在传输层，只有 TCP/UDP 协议，这两种协议中除了包含**源 IP、目标 IP 以外，还包含源端口号及目的端口号**。四层负载均衡服务器在接受到客户端请求后，以后通过**修改数据包的地址信息（IP + 端口号）将流量转发到应用服务器**。

**2.七层负载均衡**

七层负载均衡工作在 OSI 模型的**应用层**，应用层协议较多，**常用 http、radius、dns 等。七层负载就可以基于这些协议来负载**。这些应用层协议中会包含很多有意义的内容。比如同一个 Web 服务器的负载均衡，除了根据 IP 加端口进行负载外，还可根据七层的 URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。

**3.四层、七层负载均衡对比**

所谓四层即运输层，就是**基于 IP + 端口的负载均衡**；  
七层即应用层，就是**基于 URL 等应用层信息的负载均衡**；  
同理，还有基于 MAC 地址的二层负载均衡和基于 IP 地址的三层负载均衡。

比如四层的负载均衡，就是通过发布**三层的 IP 地址（VIP），然后加四层的端口号，来决定哪些流量需要做负载均衡**，对需要处理的流量进行 NAT 处理，转发至后台服务器，并记录下这个 TCP 或者 UDP 的流量是由哪台服务器处理的，后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。

七层的负载均衡，就是在四层的基础上（**没有四层是绝对不可能有七层的**），再考虑应用层的特征， 比如同一个 Web 服务器的负载均衡，除了根据 VIP 加 80 端口辨别是否需要处理的流量， 还可根据七层的 URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。

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### 三、负载均衡实现方式 ###

任何的负载均衡技术都要想办法建立某种**一对多的映射机制**：一个请求的入口映射到多个处理请求的节点，从而实现分而治之（Divide and Conquer）。

这种映射机制使得多个物理存在对外体现为一个虚拟的整体，对服务的请求者屏蔽了内部的结构。

采用不同的机制建立映射关系，可以形成不同的负载均衡技术，常见的包括：

*  DNS 轮询
 *  CDN
 *  IP 负载均衡

**1.DNS**

DNS 轮询是最简单的负载均衡方式。**以域名作为访问入口，通过配置多条 DNS A 记录使得请求可以分配到不同的服务器**。DNS 轮询没有快速的健康检查机制，而且只支持 WRR 的调度策略导致负载很难 “均衡”，通常用于要求不高的场景。并且 DNS 轮询方式直接将服务器的真实地址暴露给用户，不利于服务器安全。

**2.CDN**  
CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）。通过发布机制将内容同步到大量的缓存节点，并在 DNS 服务器上进行扩展，找到里用户最近的缓存节点作为服务提供节点。

**3.IP 负载均衡**

**IP 负载均衡是基于特定的 TCP/IP 技术实现的负载均衡**。比如 NAT、DR、Turning 等。是最经常使用的方式。

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### 四、负载均衡的实际应用：一致性哈希算法 ###

[什么是一致性哈希？看这里 ][Link 1]

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[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_33945246/article/details/105113417
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