Nginx和LVS优缺点及区别分析

骑猪看日落 2022-10-22 11:52 220阅读 0赞

参考文章：[浅谈 Nginx和LVS的各种优缺点][Nginx_LVS]

[LVS 与 Nginx 区别][LVS _ Nginx]

## 一、lvs与nginx区别 ##

lvs和nginx都可以用作多机负载方案，他们各有优缺点，在生产环境中需要好好分析实际情况并加以利用。

### 1、lvs的优势： ###

> 1.  **抗负载能力强**，因为lvs工作方式的逻辑是非常简单的，而且工作再网络层第4层，仅作请求分发用，没有流量，所以在效率上基本不需要太过考虑。lvs一般很少出现故障，即使出现故障一般也是其他地方（如内存、CPU等）出现问题导致lvs出现问题。
> 2.  **配置性低**，这通常是一大劣势同时也是一大优势，因为没有太多的可配置的选项，所以除了增减服务器，并不需要经常去触碰它，大大减少了人为出错的几率。
> 3.  **工作稳定**，因为其本省抗负载能力很强，所以稳定性高也是顺理成章的事，另外各种lvs都有完整的双机热备方案，所以一点不用担心均衡器本身会出什么问题，节点出现故障的话，lvs会自动判别，所以系统整体式非常稳定的。
> 4.  **无流量**，lvs仅仅分发请求，而流量并不从它本身出去，所以可以利用它这点来做一些线路分流之用。没有流量同时也保住了均衡器的IO性能不会受到大流量的影响。
> 5.  **lvs基本上能支持所有应用**，因为lvs工作在第4层(传输层)，所以它可以对几乎所有应用做负载均衡，包括http、数据库、聊天室等。
> 6.  另外：lvs也不是完全能判别节点故障的，比如在wlc分配方式下，集群里有一个节点没有配置vip，会使整个集群不能使用，这时使用wrr分配方式则会丢掉一台机器。目前这个问题还在进一步测试中。所以用lvs也得多多当心为妙。

### 2、nginx和lvs作对比的结果： ###

>     1.nginx工作在网络的第7层，所以它可以针对http应用本身来做分流策略，比如针对域名、目录结构等，相比之下lvs并不具备这样的功能，所以nginx单凭这点可以利用的场合就远多于lvs了；但nginx有用的这些功能使其可调整度要高于lvs，所以经常要去触碰触碰，由lvs的第2条优点来看，触碰多了，人为出现问题的几率也就会大。
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>     2.nginx对网络的依赖较小，理论上只要ping得通，网页访问正常，nginx就能连得通，nginx同时还能区分内外网，如果是同时拥有内外网的节点，就相当于单机拥有了备份线路；lvs就比较依赖于网络环境，目前来看服务器在同一网段内并且lvs使用direct方式分流，效果较能得到保证。另外注意，lvs需要向托管商至少申请多于一个ip来做visual ip，貌似是不能用本省的ip来做VIP的。要做好lvs管理员，确实得跟进学习很多有关网络通信方面的知识，就不再是一个http那么简单了。
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>     3.nginx安装和配置比较简单，测试起来也很方便，因为它基本能把错误用日志打印出来。lvs的安装和配置、测试就要花比较长的时间，因为同上所述，lvs对网络依赖性比较大，很多时候不能配置成功都是因为网络问题而不是配置问题，出了问题要解决也相应的会麻烦的多。
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>     4.nginx也同样能承受很高负载且稳定，但负载度很稳定度差lvs还有几个等级：nginx处理所有流量所以受限于机器IO和配置；本身的bug也还是难以避免的；nginx没有现成的双机热备方案，所以跑在单机上还是风险比较大，单机上的事情全都很难说。
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>     5.nginx可以检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点。目前lvs中ldirectd也能支持针对服务器内部的情况来监控，但lvs的原理使其不能重发请求。重发请求这点，比如用户正在上传一个文件，而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障，nginx会把上传切到另一台服务器重新处理，而lvs就直接断掉了，如果是上传一个很大的文件或者很重要的文件的话，用户可能会因此而恼火。
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>     6.nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载，键入使用Apache直接对外服务，那么出现很多的窄带链接时Apache服务器将会占用大量内存而不能释放，使用多于一个nginx做Apache代理的话，这些窄带链接会被nginx挡住，Apache上就不会堆积过多的请求，这样就减少了相当多的内存占用。这点使用squid也有相同的作用，即使squid本身配置为不缓存，对Apache还是有很大帮助你的。lvs没有这些功能，也就无法能比较。
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>     7.nginx能支持http和Email（Email的功能估计比较少人用），lvs所支持的应用在这点上会比nginx更多。

### 3、nginx和lvs作对比的结果2：  ###

> 1.  nginx 工作在网络的第 7 层，可以作为网页静态服务器，支持 Rewrite 重写规则；支持 GZIP 压缩，节省带宽；可以做缓存；可以针对 http 应用本身来做分流策略，静态分离，针对域名、目录结构等
>     
>     相比之下 LVS 并不具备这样的功能，所以 nginx 单凭这点可以利用的场合就远多于 LVS 了；但 nginx 有用的这些功能使其可调整度要高于 LVS，所以经常要去触碰，人为出现问题的几率也就大
> 2.  nginx 对网络的依赖较小，理论上只要 ping 得通，网页访问正常，nginx 就能连得通，nginx 同时还能区分内外网，如果是同时拥有内外网的节点，就相当于单机拥有了备份线路；LVS 就比较依赖于网络环境，目前来看服务器在同一网段内并且 LVS 使用 direct 方式分流，效果较能得到保证。另外注意，LVS 需要向托管商至少申请多于一个 ip 来做 visual ip
> 3.  nginx 安装和配置比较简单，测试起来也很方便，因为它基本能把错误用日志打印出来。LVS 的安装和配置、测试就要花比较长的时间，因为同上所述，LVS 对网络依赖性比较大，很多时候不能配置成功都是因为网络问题而不是配置问题，出了问题要解决也相应的会麻烦的多
> 4.  nginx 也同样能承受很高负载且稳定，但负载度和稳定度差 LVS 还有几个等级：nginx 处理所有流量所以受限于机器 IO 和配置；本身的 bug 也还是难以避免的；nginx 没有现成的双机热备方案，所以跑在单机上还是风险比较大，单机上的事情全都很难说
> 5.  nginx 可以检测到服务器内部的故障（健康检查），比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点。目前 LVS 中 ldirectd 也能支持针对服务器内部的情况来监控，但 LVS 的原理使其不能重发请求。比如用户正在上传一个文件，而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障，nginx 会把上传切到另一台服务器重新处理，而 LVS 就直接断掉了

### 4、适用业务场景 ###

> 1.  网站建设初期（每日 PV 小于 100 万），可以选用 Nigix 作为反向代理负载均衡，因为其配置简单，性能也能满足一般的业务场景。如果考虑到负载均衡器是有单点问题，可以采用 Nginx + Keepalived 避免负载均衡器自身的单点问题
> 2.  网站并发达到一定程度之后，为了提高稳定性和转发效率，可以使用 LVS、毕竟 LVS 比 Nginx 要更稳定，转发效率也更高。不过维护 LVS 对维护人员的要求也会更高，投入成本也更大

### 5、LVS+Nginx 为什么会被同时使用  ###

> 1.  nginx 用来做 http 的反向代理，能够 upsteam 实现 http 请求的多种方式的均衡转发。由于采用的是异步转发可以做到如果一个服务器请求失败，立即切换到其他服务器，直到请求成功或者最后一台服务器失败为止。这可以最大程度的提高系统的请求成功率
> 2.  lvs 采用的是同步请求转发的策略。这里说一下同步转发和异步转发的区别。同步转发是在 lvs 服务器接收到请求之后，立即 redirect 到一个后端服务器，由客户端直接和后端服务器建立连接。异步转发是 nginx 在保持客户端连接的同时，发起一个相同内容的新请求到后端，等后端返回结果后，由 nginx 返回给客户端
> 3.  进一步来说：当做为负载均衡服务器的 nginx 和 lvs 处理相同的请求时，所有的请求和响应流量都会经过 nginx；但是使用 lvs 时，仅请求流量经过 lvs 的网络，响应流量由后端服务器的网络返回
> 4.  也就是，当作为后端的服务器规模庞大时，nginx 的网络带宽就成了一个巨大的瓶颈
> 5.  但是仅仅使用 lvs 作为负载均衡的话，一旦后端接受到请求的服务器出了问题，那么这次请求就失败了。但是如果在 lvs 的后端在添加一层 nginx（多个），每个 nginx 后端再有几台应用服务器，那么结合两者的优势，既能避免单 nginx 的流量集中瓶颈，又能避免单 lvs 时一锤子买卖的问题
> 6.  lvs + nginx 的使用中，nginx 还可以作为一个中间环节来减小后端 tomcat 的服务压力，以及做一些业务切换、分流、前置缓存的功能

### 6、其它 ###

>     在使用上，一般最前端所采取的的策略应是lvs，也就是dns的指向应为lvs均衡器，lvs的优点另它非常适合做这个任务。
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>     重要的ip地址，最好交由lvs托管，比如数据库的ip、webservice服务器的ip等等，这些ip地址随着时间推移，使用面会越来越大，如果更换ip则故障会接踵而来。所以将这些重要ip交给lvs托管式最为稳妥的，这样做的唯一缺点是需要VIP数量会比较多。
> 
>     nginx可以作为lvs节点机器使用，一是可以利用nginx的功能，二是可以利用nginx的性能。当然这一层面也可以直接使用squid，squid的功能方面就比nginx弱不少，性能上也有所逊色于nginx。
> 
>     nginx也可以作为中层代理使用，这一层面nginx基本上无对手，唯一可以撼动nginx的就只有lighttpd了，不过lighttpd目前还没有能做到nginx完全的功能，配置也不那么清晰易读。另外，中层代理的ip也是重要的，所以中层代理业拥有一个VIP和lvs是最完美的方案了。
> 
>     nginx也可以作为网页静态服务器。
> 
>     具体的应用还得具体分析，如果是比较小的网站（日pv<1000万），用nginx就完全可以了，如果机器也不少，可以用dns轮询，lvs所耗费的机器还是比较多的；大型网站或者重要的服务，机器不发愁的时候要多多考虑利用lvs。

**说明：**

使用nginx+keepalived实现负载均衡，解决单点与高流量并发问题。为什么要用nginx而不用lvs？

>     1.高并发连接：官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2——3万并发连接数。
> 
>     2.内存消耗少：在3万并发连接数下，开启的10个nginx进程才消耗150M内存（150\*10=150M）。
> 
>     3.配置文件非常简单：风格跟程序一样通俗易懂。
> 
>     4.成本低廉：nginx为开源软件，可以免费使用。而购买F5 big-ip、netscaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币。
> 
>             （使用nginx做七层负载均衡的理由？）
> 
>     5.支持rewrite重写规则：能够根据域名、url的不同，将http请求分到不同的后端服务器群组。
> 
>     6.内置的健康检查功能：如果nginx proxy后端的某台web服务器宕机了，不会影响前端访问。
> 
>     7.节省带宽：支持gzip压缩，可以添加浏览器本地缓存的header头。

**    进一步说明：**

> 1.   keepalived是linux下面实现vrrp备份路由的高可靠性运行件。基于keepalived设计的服务模式能够真正做到主服务器和备份服务器故障时ip瞬间无缝交接。
> 2.   nginx是基于linux2.6内核中epoll模型http服务器，与Apache进程派生模式不同的是nginx进程基于master+slave多进程模型，自身具有非常稳定的子进程管理功能。在master进程分配模式下，master进程永远不进行业务处理，只是进行任务分发，从而达到master进程的存活高可靠性，slave进程所有的业务信号都由主进程发出，slave进城所有的超时任务都会被master终止，属于阻塞式人物模型。
> 3.  服务器ip存活检测是由keepalived自己本身完成的，将2台服务器配置成keepalived互为主辅关系，任意一方机器故障对方都能够将ip接管过去。
> 4.  keepalived的服务器ip通过其配置文件进行管理，依靠其自身的进程去确定服务器的存活状态，如果在需要对服务器进程在线维护的情况下，只需要停掉被维护机器的keepalived服务进程，另外一台服务器就能够接管该台服务器的所有应用。

## 二、lvs优缺点分析 ##

> 1.  LVS的负载能力强，因为其工作方式逻辑非常简单，仅进行请求分发，而且工作在网络的第4层，没有流量，所以其效率不需要有过多的忧虑。
> 2.  LVS基本能支持所有应用，因为工作在第4层，所以LVS可以对几乎所有应用进行负载均衡，包括Web、数据库等。
> 3.  注意：LVS并不能完全判别节点故障，比如在WLC规则下，如果集群里有一个节点没有配置VIP，将会导致整个集群不能使用。还有一些其他问题，目前尚需进一步测试。
> 4.  Nginx工作在网路第7层，所以可以对HTTP应用实施分流策略，比如域名、结构等。相比之下，LVS并不具备这样的功能，所以Nginx可使用的场合远多于LVS。并且Nginx对网络的依赖比较小，理论上只要Ping得通，网页访问正常就能连通。LVS比较依赖网络环境。只有使用DR模式且服务器在同一网段内分流，效果才能得到保证。
> 5.  Nginx可以通过服务器处理网页返回的状态吗、超时等来检测服务器内部的故障，并会把返回错误的请求重新发送到另一个节点。目前LVS和LDirectd 也支持对服务器内部情况的监控，但不能重新发送请求。
> 6.  比如用户正在上传一个文件，而处理该上传信息的节点刚好出现故障，则Nginx会把上传请求重新发送到另一台服务器，而LVS在这种情况下会直接断掉。Nginx还能支持HTTP和Email（Email功能很少有人使用），LVS所支持的应用在这个电商比Nginx更多。
> 7.  Nginx同样能承受很高负载并且能稳定运行，由于处理流量受限于机器I/O等配置，所以负载能力相对较差。
> 8.  Nginx 安装、配置及测试相对来说比较简单，因为有相应的错误日志进行提示。LVS的安装、配置及测试所花的时间比较长，因为LVS对网络的依赖比较大，很多时候有可能因为网络问题而配置不能成功，出现问题时，解决的难度也相对较大。Nginx本身没有现成的热备方案，所以在单机上运行风险较大，建议KeepAlived配合使用。另外，Nginx可以作为LVS的节点机器使用，充分利用Nginx的功能和性能。当然这种情况也可以直接使用Squid等其他具备分发功能的软件。
> 9.  具体应用具体分析。如果是比较小型的网站（每日PV小于100万），用户Nginx就完全可以应对，如果机器也不少，可以用DNS轮询。在构建大型网站或者提供重要服务且机器较多时，可多加考虑利用LVS。

[Nginx_LVS]: https://www.cnblogs.com/zhoading/p/11037708.html
[LVS _ Nginx]: https://www.jianshu.com/p/3ed7575c8c47