负载均衡概述及优缺点对比

发布于: 2020 年 07 月 08 日

负载均衡背景

随着用户访问的增多,一个应用服务器不能满足需求了,就需要部署多台应用服务器,通过负载均衡,将数据分发到不同的应用服务器。

从作用来看,和缓存集群的分发很相似,但是有不同。缓存需要发送到特定的服务器。但是,由于应用服务器是无状态的,因此,负载均衡不用根据请求分发到特定服务器,发送到哪个应用服务器都可以。

因此,负载均衡关注的技术焦点有两个,分别是:网络通信、路由选择

网络通信(怎么分发过去?)

网络通信分为以下几种方法。

HTTP重定向负载均衡

负载均衡服务器什么都不做,重定向响应

这种方法优点是简单,但是缺点也很明显:

每次请求,都需要2次http通信,延长了响应时间;

安全性问题:一般应用服务器只配置内网地址,脆弱的服务器可以在内网中保护起来,而负载均衡服务里面什么也没有,可以暴露到公网ip。

http重定向方法,会将应用服务器暴露到公网。

由于这些问题,这种方法,在现实中几乎没有人使用。

DNS负载均衡

每次请求DNS解析到IP地址不同,从而访问到不同到应用服务器。

这种方法,性能方面没有问题,虽然,还是2次http请求,但是不是每一次请求都需要域名解析,一次解析,ip就会记录到本地。下次,直接访问记录的ip。因此,性能无问题。

但是,由于域名解析服务器解析出的ip,如果出错,不会很快更新,且用户已经本地存储了ip也不会很快改变。因此,采用这种方案时,需要两级负载均衡。若应用服务器出错,在第二层负载均衡去掉。

对于安全性,现实使用时,该方法主要适用于两层负载均衡的情况,DNS负载均衡用于第一层负载均衡,解析出来的是第二层负载均衡服务器,因此,脆弱的服务器还是可以在内网中。淘宝、百度,不同时间ping,返回地址不同,意味着都是用了DNS负载均衡。

反向代理负载均衡(7层负载均衡)

在应用层进行负载均衡,收到请求时,将请求转发到内网,再将收到的内网响应,返回给用户。

nagix本身的反向代理服务器,就有该功能。一般应用服务器是几十台,这种模式够用,再多一些,会不够用。因此,大一些的网站不会使用。

因为用的http请求协议,http比较重(比tcp的包重)。对反向代理服务器压力很大,其通过应用程序级别的线/进程才能完成分发,还要等应用服务器返回,因此,会有性能瓶颈。即使负载均衡做集群效率也低,因为后面的应用服务器有限。

因此,可以应用的规模很有限。

IP负载均衡(3层负载均衡)

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负载均衡服务器,和反向代理负载均衡原理相同,但是是在tcp层,修改包中源地址和目标地址,并发送到内网,收到响应后,再修改目标地址和原地址,返回给用户。

因为,负载均衡服务器处理的是ip那一层包,因此,处理能力可以提高。

但是,这种方法,请求和响应都通过了负载均衡,尤其是响应一般比较大。响应出口网络带宽会成为瓶颈。

数据链路层负载均衡

image.png

数据链路层负载均衡,IP地址不变,只修改网卡MAC地址。应用服务器和负载均衡服务器共享一个虚拟ip。因为ip没有被修改过,tcp/ip协议还是通的,可以通过校验。又由于目的地址的mac地址改变了,因此,处理响应不用再经过负载均衡服务器。

大型互联网应用主要使用的负载均衡方案,也称为负载均衡的三角模式。

负载均衡路由算法

轮询

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应用服务器的session管理

session复制

image.png

该方案已经被淘汰的。

通过session复制的方式,集群规模会受限制,复制不过来。做集群就是因为用户请求多,请求多,session也多,如果每个都有所有的session,对服务器压力很大。

session绑定(会话粘滞)

来自相同的ip,总是到同一个应用服务器。这种方法也很快就淘汰了。

因为,会话需要会话关闭,如果因为发布程序,kill进程,session丢失。系统的可用性会下降。

利用cookie记录session

发请求时,带cookie发送服务器,session记录的cookie中,返回给浏览器。任何一台服务器可以重cookie里得到session。

缺点:cookie变大,网络开销有影响。且有些浏览器禁用cookie,不好用。

早期使用的这个方案。缺点明显,但是生命力强。

对服务器架构要求很低。

session服务器

image.png

发布于: 2020 年 07 月 08 日 阅读数: 13
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破晓_dawn

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慢慢,稳稳 2017.12.06 加入

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