常用负载均衡的工具讲解及说明

常用负载均衡的工具

Nginx、LVS、HAProxy、 F5

负载均衡即是代理服务器将接收的请求均衡的分发到各服务器中，负载均衡主要解决网络拥塞问题，提高服务器响应速度，服务就近提供，达到更好的访问质量，减少后台服务器大并发压力。

什么是 Nginx ？

Nginx ，是一个 Web 服务器和反向代理服务器，用于 HTTP、HTTPS、SMTP、POP3 和 IMAP 协议。

Nginx负载均衡的原理是什么？

客户端向反向代理发送请求，接着反向代理根据某种负载机制转发请求至目标服务器(这些服务器都运行着相同的应用)，并把获得的内容返回给客户端，期中，代理请求可能根据配置被发往不同的服务器。

Nginx的优点：

• 高并发连接：官方测试Nginx能够支撑5万并发连接，实际测试可达到3万左右，每天可以处理亿次访问量；原因是:采用最新epoll（linux2.6内核）和kqueue（freebsd）网络I/O模型，而Apache采用的是传统的select模型
• 内存消耗小
• Nginx支持负载均衡
• Nginx支持反向代理
• 成本低廉

Nginx正向代理

一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端才能使用正向代理。

正向代理总结就一句话：代理端代理的是客户端

Nginx反向代理

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求，发给内部网络上的服务器并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器。

反向代理总结就一句话：代理端代理的是服务端

Nginx 可以用于七层负载均衡。

但是对于一些大的网站，一般会采用 DNS+四层负载+七层负载的方式进行多层次负载均衡。

LVS是什么？

LVS（Linux Virtual Server），也就是 Linux 虚拟服务器，是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目， 是中国国内最早出现的自由软件项目之一。

LVS集群采用哪三层结构？

一般来说，LVS集群采用三层结构，其主要组成部分为：

A、负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。

B、服务器池（server pool），是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

C、共享存储（shared storage），它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。

LVS优点：

1. 开源，免费；
2. 在网上能找到一些相关技术资源；
3. 具有软件负载均衡的一些优点；

LVS 由哪2部分程序组成？

包括 ipvs 和 ipvsadm。

1. ipvs(ip virtual server)：一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码。
2. ipvsadm：另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器(Real Server)

LVS 有几种模式？

NAT模式、 TUN 模式、 DR 模式

NAT模式优缺点：

因为请求与应答都要经过lvs服务器，所以访问量大的话lvs会形成瓶颈，一般要求10-20台节点。

每台节点服务器的网关地址必须是lvs服务器的内网地址。

NAT模式支持对IP地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致。

LVS-TUN模式：

它的连接调度和管理与VS/NAT中的一样，利用ip隧道技术的原理，即在原有的客户端请求包头中再加一层IP Tunnel的包头ip首部信息，不改变原来整个请求包信息，只是新增了一层ip首部信息，再利用路由原理将请求发给RS server，不过要求的是所有的server必须支持”IPTunneling”或者”IP Encapsulation”协议。

LVS-DR模式原理：

Director Server作为群集的访问入口，但不作为网关使用，后端服务器池中的Real Server与Director Server在同一个物理网络中，发送给客户机的数据包不需要经过Director Server。为了响应对整个群集的访问，DS与RS都需要配置有VIP地址。

LVS十种调度算法介绍

1、轮叫调度（Round Robin）(简称rr)

调度器通过“轮叫”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载。

2、加权轮叫（Weighted Round Robin）（简称wrr)

调度器通过“加权轮叫”调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器能处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

3、最少链接（Least Connections）(LC)

调度器通过“最少连接”调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用“最小连接”调度算法可以较好地均衡负载。

4、加权最少链接（Weighted Least Connections）(WLC)

在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用“加权最少链接”调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

5、基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）(LBLC)

“基于局部性的最少链接”调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用“最少链接” 的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。

6、带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）(LBLCR)

“带复制的基于局部性最少链接”调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标 IP地址到一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按“最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按“最小连接”原则从这个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。

7、目标地址散列（Destination Hashing）(DH)

“目标地址散列”调度算法根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。

8、源地址散列（Source Hashing）(SH)

“源地址散列”调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。

9、最短的期望的延迟（Shortest Expected Delay Scheduling SED）(SED)

基于wlc算法。这个必须举例来说了

ABC三台机器分别权重123 ，连接数也分别是123。那么如果使用WLC算法的话一个新请求进入时它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行这样一个运算

A(1+1)/1

B(1+2)/2

C(1+3)/3

根据运算结果，把连接交给C 。

10、最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）(NQ)

无需队列。如果有台 realserver的连接数＝0就直接分配过去，不需要在进行sed运算

LVS 主要用来做四层负载和七层负载

所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡，主要代表有lvs。

七层负载也称内容交换，就是基于URL等应用层信息的负载均衡，主要代表有nginx。

HAProxy是什么？

HAProxy是一个使用C语言编写的自由及开放源代码软件[1]，其提供高可用性、负载均衡，以及基于TCP和HTTP的应用程序代理。

HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点，这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy运行在当前的硬件上，完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进您当前的架构中， 同时可以保护你的web服务器不被暴露到网络上。

HAProxy实现了一种事件驱动, 单一进程模型，此模型支持非常大的并发连接数。多进程或多线程模型受内存限制 、系统调度器限制以及无处不在的锁限制，很少能处理数千并发连接。事件驱动模型因为在有更好的资源和时间管理的用户空间(User-Space) 实现所有这些任务，所以没有这些问题。此模型的弊端是，在多核系统上，这些程序通常扩展性较差。这就是为什么他们必须进行优化以 使每个CPU时间片(Cycle)做更多的工作。

haproxy 配置中分成五部分内容有哪些？

• global：设置全局配置参数，属于进程的配置，通常是和操作系统相关。
• defaults：配置默认参数，这些参数可以被用到frontend，backend，Listen组件；
• frontend：接收请求的前端虚拟节点，Frontend可以更加规则直接指定具体使用后端的backend；
• backend：后端服务集群的配置，是真实服务器，一个Backend对应一个或者多个实体服务器；
• Listen ：frontend和backend的组合体。

HAProxy 是一个使用 C 语言编写的自由及开放源代码软件，其提供高可用性、负载均衡，以及基于 TCP 和 HTTP 的应用程序代理。

Haproxy 主要用来做七层负载均衡。

F5是什么？

F5 Networks(纳斯达克: FFIV) ，全球领先的应用交付网络（ADN）领域的厂商 ，创建于1996年 ，总部位于美国西雅图市 ， F5为全球大型企业、运营商、政府与消费品牌提供更加快速、安全以及智能的应用 ，通过交付云与安全解决方案 ，F5帮助企业在不损失速度与管理性的同时享有它们所需的应用架构。

F5负载均衡功能有哪些？

1.多链路的负载均衡和冗余

2.防火墙负载均衡

3.服务器负载均衡

4.系统高可用性

5.高度的安全性

7.系统管理

F5的核心就是Virtual Server。