想要高可用?你需要了解哪些负载均衡架构?
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2024-06-18 21:20
当前大多数的互联网系统都使用了服务器集群技术,集群是将相同服务部署在多台服务器上构成一个集群整体对外提供服务,这些集群可以是 Web 应用服务器集群,也可以是数据库服务器集群,还可以是分布式缓存服务器集群等等。
LVS、Nginx、HAProxy 是目前使用最广泛的三种软件负载均衡软件。
目前关于网站架构一般比较合理流行的架构方案:Web 前端采用 Nginx/HAProxy+Keepalived 作负载均衡器;后端采用 MySQ L数据库一主多从和读写分离,采用 LVS+Keepalived 的架构。
LVS
LVS 是 Linux Virtual Server 的简称,也就是 Linux 虚拟服务器。现在 LVS 已经是 Linux 标准内核的一部分,从 Linux2.4 内核以后,已经完全内置了 LVS 的各个功能模块,无需给内核打任何补丁,可以直接使用 LVS 提供的各种功能。
LVS 自从1998年开始,发展到现在已经是一个比较成熟的技术项目了。
1 LVS的体系结构
LVS 架设的服务器集群系统有三个部分组成:
(1) 最前端的负载均衡层,用 Load Balancer 表示。
(2) 中间的服务器集群层,用 Server Array 表示。
(3) 最底端的数据共享存储层,用 Shared Storage 表示。
2 LVS 负载均衡机制
所谓四层负载均衡 ,也就是主要通过报文中的目标地址和端口。七层负载均衡 ,也称为“内容交换”,也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容。
LVS 的转发主要通过修改 IP 地址(NAT 模式,分为源地址修改 SNAT 和目标地址修改 DNAT)、修改目标 MAC(DR 模式)来实现。
3 NAT 模式:网络地址转换
4 DR 模式:直接路由
5 LVS的优点
抗负载能力强、是工作在传输层上仅作分发之用,没有流量的产生,这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的,对内存和 cpu 资源消耗比较低。
配置性比较低,这是一个缺点也是一个优点,因为没有可太多配置的东西,所以并不需要太多接触,大大减少了人为出错的几率。
工作稳定,因为其本身抗负载能力很强,自身有完整的双机热备方案,如 LVS+Keepalived。
无流量,LVS 只分发请求,而流量并不从它本身出去,这点保证了均衡器 IO 的性能不会受到大流量的影响。
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应用范围比较广,因为 LVS 工作在传输层,所以它几乎可以对所有应用做负载均衡,包括 http、数据库、在线聊天室等等。
6 LVS的缺点
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软件本身不支持正则表达式处理,不能做动静分离;而现在许多网站在这方面都有较强的需求,这个是 Nginx、HAProxy+Keepalived 的优势所在。 -
如果是网站应用比较庞大的话,LVS/DR+Keepalived 实施起来就比较复杂了,相对而言,Nginx/HAProxy+Keepalived就简单多了。
Nginx
1 Nignx 的架构设计
2 Nginx 负载均衡
Nginx 负载均衡主要是对七层网络通信模型中的第七层应用层上的 http、https 进行支持。
Nginx 实现负载均衡的分配策略有很多,Nginx 的 upstream 目前支持以下几种方式:
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轮询(默认):每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器,如果后端服务器 down 掉,能自动剔除。 -
weight:指定轮询几率,weight 和访问比率成正比,用于后端服务器性能不均的情况。 -
ip_hash:每个请求按访问 ip 的 hash 结果分配,这样每个访客固定访问一个后端服务器,可以解决 session 的问题。 -
fair(第三方):按后端服务器的响应时间来分配请求,响应时间短的优先分配。 url_hash(第三方):按访问 url 的 hash 结果来分配请求,使每个 url 定向到同一个后端服务器,后端服务器为缓存时比较有效。
3 Nginx 的优点
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跨平台:Nginx 可以在大多数 Unix like OS编译运行,而且也有 Windows 的移植版本 -
配置异常简单:非常容易上手。配置风格跟程序开发一样,神一般的配置 -
非阻塞、高并发连接:官方测试能够支撑5万并发连接,在实际生产环境中跑到2~3万并发连接数 -
事件驱动:通信机制采用 epoll 模型,支持更大的并发连接 -
Master/Worker 结构:一个 master 进程,生成一个或多个 worker 进程 -
内存消耗小:处理大并发的请求内存消耗非常小。在3万并发连接下,开启的10个 Nginx 进程才消耗150M 内存(15M*10=150M) -
内置的健康检查功能:如果 Nginx 代理的后端的某台 Web 服务器宕机了,不会影响前端访问 -
节省带宽:支持 GZIP 压缩,可以添加浏览器本地缓存的 Header 头 稳定性高:用于反向代理,宕机的概率微乎其微
4 Nginx 的缺点
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Nginx 仅能支 持http、https 和 Email 协议,这样就在适用范围上面小些,这个是它的缺点。 对后端服务器的健康检查,只支持通过端口来检测,不支持通过 ur l来检测。
不支持 Session 的直接保持,但能通过 ip_hash 来解决。
HAProxy
HAProxy 支持两种代理模式 TCP(四层)和HTTP(七层),也是支持虚拟主机的。
HAProxy 的优点能够补充 Nginx 的一些缺点,比如支持 Session 的保持,Cookie 的引导;同时支持通过获取指定的 url 来检测后端服务器的状态。
HAProxy 跟 LVS 类似,本身就只是一款负载均衡软件;单纯从效率上来讲 HAProxy 会比 Nginx 有更出色的负载均衡速度,在并发处理上也是优于 Nginx 的。
HAProxy 支持 TCP 协议的负载均衡转发,可以对 MySQL 读进行负载均衡,对后端的 MySQL 节点进行检测和负载均衡,大家可以用 LVS+Keepalived 对 MySQL 主从做负载均衡。
HAProxy 负载均衡策略非常多:Round-robin(轮循)、Weight-round-robin(带权轮循)、source(原地址保持)、RI(请求URL)、rdp-cookie(根据cookie)。
Reference:
https://zhongwuzw.github.io
http://www.importnew.com/11229.html
http://edisonchou.cnblogs.com