負載均衡

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

負載均衡分類

1、DNS負載均衡

在DNS服務器，配置多個A記錄，這些A記錄對應的服務器構成集群

優點：

• 1、使用簡單：負載均衡工作，交給DNS服務器處理，省掉了負載均衡服務器維護的麻煩
• 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，用戶訪問網站將失敗
• 2、擴展性低：DNS負載均衡的控制權在域名商哪里，無法對其做更多的改善和擴展
• 3、維護性差：也不能反應服務器的當前運行狀態；支持算法少；不能區分服務器的差異，（不能根據系統與服務器的狀態來判斷負載）

2、IP負載均衡

在網絡層通過修改請求目標地址進行負載均衡
用戶請求數據包，到達負載均衡服務器后，負載均衡服務器在操作系統內核進程獲取網絡數據包，根據負載均衡算法得到一臺真實的服務器地址，然后將請求的目標地址修改為獲得的真實的IP地址。
真實服務器處理完成后，相應數據包回到負載均衡服務器，負載均衡服務器，再將數據包源地址修改為自身的IP地址，發送給用戶瀏覽器。

IP負載均衡，真實物理服務器返回給負載均衡服務器，存在兩種方式：

• （1）負載均衡服務器在修改目的ip地址的同時修改源地址。將數據包源地址設為自身盤，即源地址轉換（snat）。
• （2）將負載均衡服務器同時作為真實物理服務器集群的網關服務器。

優點：

• （1）在內核進程完成數據分發，比在應用層分發性能更好；

缺點：

• （1）所有請求響應都需要經過負載均衡服務器，集群最大吞吐量受限于負載均衡服務器網卡帶寬；

3、鏈路層負載均衡

在通信協議的數據鏈路層修改mac地址，進行負載均衡。
數據分發是，不修改IP地址，指修改目標的mac地址，配置真實物理服務器集群所有機器虛擬ip和負載均衡服務器IP地址一致，達到不修改數據包的源地址和目標地址，進行數據分發的目的。

實際處理服務器ip和數據請求目的ip一致，不需要經過負載均衡服務器進行地址轉換，可將響應數據包直接返回給用戶瀏覽器，避免負載均衡服務器網卡帶寬成為瓶頸。也稱為直接路由模式（DR模式）。如下圖：

優點：性能好
缺點：配置復雜

4、混合型負載均衡

由于多個服務器群內硬件設備、各自的規模、提供的服務等的差異，可以考慮給每個服務器群采用最合適的負載均衡方式，然后又在這么多服務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（把多個服務器集群當做一個新的服務器群），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，反向代理服務器（集群）可以起到緩存和動態請求分發的作用，當時靜態資源緩存在代理服務器時，則直接返回到瀏覽器。如果動態頁面則請求后面的應用負載均衡。
方式2，如下圖：

以上場景適合動態請求場景。

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，加權等方式；

1 輪詢

將所有請求，依次分發到每臺服務器上，適合服務器硬件同相同的場景。

優點：服務器請求數目相同；

缺點：服務器壓力不一樣，不適合服務器配置不同的情況；

2 隨機

請求隨機分配到各個服務器。
優點：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最少的服務器（目前處理請求最少的服務器）。

優點：根據服務器當前的請求處理情況，動態分配；

缺點：算法實現相對復雜，需要監控服務器請求連接數；

4 Hash（源地址散列）

根據IP地址進行Hash計算，得到IP地址。

優點：將來自同一IP地址的請求，同一會話期內，轉發到相同的服務器；實現會話粘滯。

缺點：目標服務器宕機后，會話會丟失；

5 加權

在輪詢，隨機，最少鏈接，Hash'等算法的基礎上，通過加權的方式，進行負載服務器分配。

優點：根據權重，調節轉發服務器的請求數目；

缺點：使用相對復雜；

反向代理

反向代理是指代理服務器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉發給內部網絡上的服務器，并將服務器上得到的結果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務器對外就是表現為一個服務器。

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