负载均衡器基础知识
大约 11 分钟
负载均衡器基础知识
在多台服务器前构建出一个负载均衡的设备，简称的负载均衡器。
可以让用户的请求按照某种方式将请求分配给不同服务器进行处理。
这解决了三个问题
- 高可用性
- 使每一台设备压力平均分配
- 支持故障发现与转移
Tomcat
- 提供Web应用的服务器。
- 单台Tomcat无法提供高可用服务，因为它可能会宕机。
- 通过在前面加一个负载均衡器，连接多台Tomcat，可实现高可用性。
负载均衡器的作用
- 高可用性：一台Tomcat宕机时，其他Tomcat可以顶上。
- 压力均衡：让后端节点设备的压力保持相对平均。
- 故障发现与故障转移
- 通过监控后端节点状态（如定时发送心跳包）。
- 如果节点无法正常返回数据，负载均衡器会将其摘除。
负载均衡器的分类
按软硬件分类
- 硬件负载均衡器:
- 专用设备，如F5公司的负载均衡器。
- 性能优越，满足企业级应用要求。
- 成本较高，价格从十几万到上百万不等。
- 适合预算充裕的大公司。
- 软件负载均衡器:
- 运行在服务器或PC机上的软件。
- 成本较低，适合中小型公司。
- 在Java领域应用广泛。
按网络层面分类
- 四层代理:
- 基于传输层（TCP协议）。
- 典型代表：Linux系统中的LVS（虚拟Linux服务器）。
- 七层代理:
- 基于应用层（如HTTP、FTP、SMTP协议）。
- 典型代表：Nginx。
OSI七层模型
- 物理层: 最底层。
- 数据链路层:
- 网络层:
- 传输层: 四层代理所在层（TCP协议）。
- 会话层:
- 表示层:
- 应用层: 七层代理所在层（HTTP、FTP、SMTP等协议）。
四层代理与七层代理的对比
- 功能性:
- 四层代理（如LVS）：支持基本的TCP代理和轮询负载均衡。
- 七层代理（如Nginx）：支持多种负载均衡策略（轮询、权重、IP哈希、URL哈希等），并提供资源压缩和附加处理功能。
- 执行效率:
- 四层代理：效率更高，类似于汇编语言的效率。
- 七层代理：相对较低。
- 作用协议:
- 四层代理：TCP或UDP协议。
- 七层代理：HTTP、FTP、SMTP等应用协议。
- 应用场景:
- 四层代理：实时应用集群、大规模消息分发、军事应用、集群内部数据分发。
- 七层代理：企业级开发、外部应用程序、APP后端应用。
Nginx 负载均衡策略
- 轮询策略:
- 类似排排坐吃果果，依次将请求分发到不同节点。
- 权重策略:
- 根据节点性能设置权重，性能高的节点分配更多请求。
- 例如，八核服务器权重30，32核服务器权重70。
- IP哈希策略:
- 根据用户IP计算哈希值，将请求固定分配到某个节点。
- 缺点：无法保证负载均衡。
- URL哈希策略:
- 根据用户请求的URL计算哈希值，将请求固定分配到某个节点。
- 缺点：同样无法保证负载均衡。
- Fair策略:
- 需要第三方模块支持。
- 根据服务器的响应情况（如延迟）动态分配请求。
负载均衡器的实际应用
- 硬件负载均衡器: 适合大公司，用于高性能和高可靠性要求的场景。
- 软件负载均衡器: 适合中小型公司，用于成本较低且灵活的场景。
- 四层代理: 用于高效传输的实时应用集群和内部数据分发。
- 七层代理: 用于企业级开发和外部应用程序的负载均衡。
总结
负载均衡器在现代Web应用中起着至关重要的作用，通过合理选择和配置，可以实现高可用性、均衡压力、故障发现与转移等关键功能。
根据企业的需求和预算，可以选择硬件或软件负载均衡器，并根据具体应用场景选择四层代理或七层代理，以达到最佳的负载均衡效果。