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互联网早期,业务流量比较小并且业务逻辑比较简单,单台服务器便可以满足基本的需求;但随着互联网的发展,业务流量越来越大并且业务逻辑也越来越复杂,单台机器的性能问题以及单点问题凸显了出来,因此需要多台机器来进行性能的水平扩展以及避免单点故障。但是要如何将不同的用户的流量分发到不同的服务器上面呢?


早期的方法是使用DNS做负载,通过给客户端解析不同的IP地址,让客户端的流量直接到达各个服务器。但是这种方法有一个很大的缺点就是延时性问题,在做出调度策略改变以后,由于DNS各级节点的缓存并不会及时的在客户端生效,而且DNS负载的调度策略比较简单,无法满足业务需求,因此就出现了负载均衡。客户端的流量首先会到达负载均衡服务器,由负载均衡服务器通过一定的调度算法将流量分发到不同的应用服务器上面,同时负载均衡服务器也会对应用服务器做周期性的健康检查,当发现故障节点时便动态的将节点从应用服务器集群中剔除,以此来保证应用的高可用。




负载均衡又分为四层负载均衡和七层负载均衡。四层负载均衡工作在OSI模型的传输层,主要工作是转发,它在接收到客户端的流量以后通过修改数据包的地址信息将流量转发到应用服务器。


七层负载均衡工作在OSI模型的应用层,因为它需要解析应用层流量,所以七层负载均衡在接到客户端的流量以后,还需要一个完整的TCP/IP协议栈。七层负载均衡会与客户端建立一条完整的连接并将应用层的请求流量解析出来,再按照调度算法选择一个应用服务器,并与应用服务器建立另外一条连接将请求发送过去,因此七层负载均衡的主要工作就是代理。


3-IP负载均衡(SNAT)


IP负载均衡:即在网络层通过修改请求目标地址进行负载均衡。
用户请求数据包到达负载均衡服务器后,负载均衡服务器在操作系统内核进行获取网络数据包,根据负载均衡算法计算得到一台真实的WEB服务器地址,然后将数据包的IP地址修改为真实的WEB服务器地址,不需要通过用户进程处理。真实的WEB服务器处理完毕后,相应数据包回到负载均衡服务器,负载均衡服务器再将数据包源地址修改为自身的IP地址发送给用户浏览器。


这里的关键在于真实WEB服务器相应数据包如何返回给负载均衡服务器,一种是负载均衡服务器在修改目的IP地址的同时修改源地址,将数据包源地址改为自身的IP,即源地址转换(SNAT),另一种方案是将负载均衡服务器同时作为真实物理服务器的网关服务器,这样所有的数据都会到达负载均衡服务器。


IP负载均衡在内核进程完成数据分发,较反向代理均衡有更好的处理性能。但由于所有请求响应的数据包都需要经过负载均衡服务器,因此负载均衡的网卡带宽成为系统的瓶颈。


4-HTTP重定向负载均衡(少见)
HTTP重定向服务器是一台普通的应用服务器,其唯一的功能就是根据用户的HTTP请求计算一台真实的服务器地址,并将真实的服务器地址写入HTTP重定向响应中(响应状态吗302)返回给浏览器,然后浏览器再自动请求真实的服务器。
这种负载均衡方案的优点是比较简单,缺点是浏览器需要每次请求两次服务器才能拿完成一次访问,性能较差;使用HTTP302响应码重定向,可能是搜索引擎判断为SEO作弊,降低搜索排名。重定向服务器自身的处理能力有可能成为瓶颈。因此这种方案在实际使用中并不见多。

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