什麼是負載均衡
負載均衡（Load Balance）建立在現有網絡結構之上，提供了一種廉價有效且透明的方法擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡數據處理能力、提高網絡的靈活性和可用性。負載均衡有兩方面的含義：首先，大量的併發訪問或數據流量分擔到多臺節點設備上做並行處理，減少用戶等待響應的時間；其次，單個重負載的運算分擔到多臺節點設備上做並行處理，每個節點設備處理結束後，將結果彙總，返回給用戶，系統處理能力得到大幅度提高。
簡單講就是：
- 將大量的併發處理轉發給後端多個節點處理，減少工作響應時間；
- 將單個繁重的工作轉發給後端多個節點處理，處理完再返回給負載均衡中心，在返回給用戶。
負載均衡的優點
- 可以在對用戶無感知的情況下，做Web服務器的動態水平擴展
- 解決單機故障，增加業務併發訪問及處理能力
- 降低公網IP地址，節省IP支出成本
- 配置簡單，有固定格式的配置文件
- 功能豐富，支持四層和七層負載，對四層性能更好，支持動態下線主機
- 隱藏內部服務器IP，提高內部服務器的安全性
- 性能強，併發數可達數萬至數十萬
四層負載均衡
基於IP+端口的負載均衡：從傳輸層開始是，使用“ip + port”接受請求，在轉發到對應的服務器。
七層負載均衡
基於虛擬的URL或主機IP的負載均衡：在四層負載均衡的基礎上，通過應用層協議實現負載均衡。
常見負載均衡的軟硬件
四層負載均衡
- LVS
- HAProxy
- Nginx
七層負載均衡
- HAProxy
- Nginx
硬件負載均衡
- F5
- Netscaler
LVS、Nginx、HAProxy的區別
LVS
- 抗負載能力強。抗負載能力強、性能高，能達到F5硬件的60%；對內存和cpu資源消耗比較低
- 工作在網絡4層，通過vrrp協議轉發（僅作分發之用），具體的流量由linux內核處理，因此沒有流量的產生。
- 穩定性、可靠性好，自身有完美的熱備方案；（如：LVS+Keepalived）
- 應用範圍比較廣，可以對所有應用做負載均衡；
- 不支持正則處理，不能做動靜分離。
- 支持負載均衡算法：rr（輪循）、wrr（帶權輪循）、lc（最小連接）、wlc（權重最小連接）
- 配置 複雜，對網絡依賴比較大，穩定性很高。
Ngnix：
- 工作在網絡的7層之上，可以針對http應用做一些分流的策略，比如針對域名、目錄結構；
- Nginx對網絡的依賴比較小，理論上能ping通就就能進行負載功能；
- Nginx安裝和配置比較簡單，測試起來比較方便；
- 也可以承擔高的負載壓力且穩定，一般能支撐超過1萬次的併發；
- 對後端服務器的健康檢查，只支持通過端口來檢測，不支持通過url來檢測。
- Nginx對請求的異步處理可以幫助節點服務器減輕負載；
- Nginx僅能支持http、https和Email協議，這樣就在適用範圍較小。
- 不支持Session的直接保持，但能通過ip_hash來解決。
- 支持負載均衡算法：Round-robin（輪循）、Weight-round-robin（加權輪循）、Ip-hash（Ip哈希）
- Nginx還能做Web服務器即Cache功能。
HAProxy的特點是：
- TCP（四層）和HTTP（七層）做反向代理，支持虛擬主機
- 可平衡負載至後端服務器，並支持持久連接
- 支持基於cookie進行調度
- 支持所有主服務器故障切換至備用服務器
- 支持專用端口實現監控服務
- 支持不影響現有連接情況下停止接受新連接請求
- 可以在雙向添加，修改或刪除HTTP報文首部
- 支持基於pattern實現連接請求的訪問控制
- 通過特定的URI爲授權用戶提供詳細的狀態信息
- 可以針對HTTP請求添加cookie，進行路由後端服務器
三大主流軟件負載均衡器適用業務場景：
- 網站建設初期，可以選用Nigix/HAproxy作爲反向代理負載均衡（或者流量不大都可以不選用負載均衡），因爲其配置簡單，性能也能滿足一般的業務場景。如果考慮到負載均衡器是有單點問題，可以採用Nginx+Keepalived/HAproxy+Keepalived避免負載均衡器自身的單點問題。
- 網站並發達到一定程度之後，爲了提高穩定性和轉發效率，可以使用LVS、畢竟LVS比Nginx/HAproxy要更穩定，轉發效率也更高。不過維護LVS對維護人員的要求也會更高，投入成本也更大。