分类： 系统运维
2011-12-15 10:30:43
前言：作为一名Linux/unix系统工程师、项目实施工程师，这几年一直在涉及到对外项目，经手过许多小中型网站的架构，F5、LVS及Nginx接触的都比较多，我想一种比较通俗易懂的语气跟大家说明下何谓负载均衡，何谓Linux集群，帮助大家走出这个误区，真正意义上来理解它们，具体项目施工案例请参考我在network.51cto.com上的同类文章。
一、目前网站架构一般分成负载均衡层、web层和数据库层，我其实一般还会多加一层，即文件服务器层，因为现在随着网站的PV越来越多，文件服务器的压力也越来越大；不过随着moosefs、DRDB+Heartbeat+NFS的日趋成熟，这问题也不大了.网站最前端的负载均衡层称之为Director，它起的是分摊请求的作用，最常见的就是轮询。
二、F5是通过硬件的方式来实现负载均衡，它较多应用于CDN系统，用于squid反向加速集群的负载均衡，是专业的硬件负载均衡设备，尤其适用于每秒新建连接数和并发连接数要求高的场景；LVS和Nginx是通过软件的方式来实现的，但稳定性也相当强悍，在处理高并发的情况也有相当不俗的表现。
三、Nginx对网络的依赖较小，理论上只要ping得通，网页访问正常，nginx就能连得通，nginx同时还能区分内外网，如果是同时拥有内外网的节点，就相当于单机拥有了备份线路；lvs就比较依赖于网络环境，目前来看服务器在同一网段内并且lvs使用 direct方式分流，效果较能得到保证。
四、目前较成熟的负载均衡高可用技术有LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived，以前 Nginx没有成熟的双机备份方案，但通过shell脚本监控是可以实现的，有兴趣的可具体参考我在51cto上的项目实施方案；另外，如果考虑 Nginx的负载均衡高可用，也可以通过DNS轮询的方式来实现，有兴趣的可以参考张宴的相关文章；但由于我们目前的商务网站要考虑googel收录及域名备案还有其它的因素，暂时只能用单域名，所以只采用了前面的方案；Nginx+keepalived在我们的机房已经稳定运行了一年半了，所以这架构我也一并介绍给大家。
五、集群是指负载均衡后面的web集群或tomcat集群等，但现在的集群意义泛指了整个系统架构，它包括了负载均衡器以及后端的应用服务器集群等，现在许多人都喜欢把Linux集群指为LVS，但我觉得严格意义上应该区分开。
六、负载均衡高可用中的高可用指的是实现负载均衡器的HA，即一台负载均衡器坏掉后另一台可以在<1s秒内切换，最常用的软件就是Keepalived和Heatbeat，成熟的生产环境下的负载均衡器方案有Lvs+Keepalived、 Nginx+Keepalived；如果能保证Heartbeat的心跳线的稳定的话，Heartbeat+DRBD也是成熟的应用，适用于NFS文件服务器或Mysql。
七、LVS的优势非常多：①抗负载能力强；②工作稳定(因为有成熟的HA方案)；③无流量；④基本上能支持所有的应用，基于以上的优点，LVS拥有不少的粉丝；但世事无绝对，LVS对网络的依赖性太大了，在网络环境相对复杂的应用场景中，我不得不放弃它而选用Nginx。
八、Nginx对网络的依赖性小，而且它的正则强大而灵活，强悍的特点吸引了不少人，而且配置也是相当的方便和简约，小中型项目实施中我基本是考虑它的；当然，如果资金充足，F5是不二的选择；我到过许多CDN机房，经常能发现F5的身影。
九、大型网站架构中其实可以结合使用F5、LVS或Nginx，选择它们中的二种或三种全部选择；如果因为预算的原因不选择F5，那么网站最前端的指向应该是LVS，也就是DNS的指向应为lvs均衡器，lvs的优点令它非常适合做这个任务。重要的ip地址，最好交由lvs托管，比如数据库的ip、webservice服务器的ip等等，这些ip地址随着时间推移，使用面会越来越大，如果更换ip则故障会接踵而至。所以将这些重要ip交给lvs托管是最为稳妥的。
十、VIP地址是Keepalived虚拟的一个IP，它是一个对外的公开IP，也是DNS指向的IP；所以在设计网站架构时，你必须向你的IDC多申请一个对外IP;如果是做LVS+Keepalived的纯公网的这种架构，呵呵，那就最好是购买一个IP网段吧。
十一、在实际项目实施过程中发现，Lvs和Nginx对https的支持都非常好，尤其是LVS，相对而言处理起来更为简便。
十二、在LVS+Keepalived及Nginx+Keepalived的故障处理中，这二者都是很方便的；如果发生了系统故障或服务器相关故障，即可将DNS指向由它们后端的某台真实web，达到短期处理故障的效果，毕竟广告网站和电子商务网站的PV就是金钱，这也是为什么要将负载均衡高可用设计于此的原因；大型的广告网站我就建议直接上CDN系统算了。
十三、现在Linux集群都被大家神话了，其实这个也没多少复杂；关键看你的应用场景，哪种适用就选用哪种，Nginx和LVS、F5都不是神话，哪种方便哪种适用就选用哪种。
十四、另外关于session共享的问题，这也是一个老生长谈的问题了；Nginx可以用ip_hash机制来解决session的问题，而F5和LVS都有会话保持机制来解决这个问题，此外，还可以将session写进数据库，这也是一个解决session共享的好办法，当然这个也会加重数据库的负担，这个看系统架构师的取舍了。
十五、我现在目前维护的电子商务网站并发大约是1800左右，以前的证券资讯类网站是100左右，大型网上广告网站大约是6000，我感觉web层的并发越来越不是一个问题；现在由于服务器的强悍，再加上Nginx作web的高抗并发性，web层的并发并不是什么大问题；相反而言，文件服务器层和数据库层的压力是越来越大了，单NFS不可能胜任目前的工作，现在好的方案是moosefs和 DRDB+Heartbeat+NFS；而我喜欢的Mysql服务器，成熟的应用方案还是主从；当然我也在尝试一主多从、Master-Master-slaves等多种架构。
十六、现在受张宴的影响，大家都去玩Nginx了(尤其是作web)，其实在服务器性能优异，内存足够的情况下，Apache的抗并发能力并不弱(16G内存下Apache过6000问题也不大)，整个网站的瓶颈应该还是在数据库方面；我建议可以双方面了解Apache和Nginx，前端用Nginx作负载均衡，后端用Apache作web，效果也是相当的好。
十七、Heartbeat的脑裂问题没有想象中那么严重，在线上环境可以考虑使用；DRDB+Heartbeat算是成熟的应用了，建议掌握。我在相当多的场合用此组合来替代EMC共享存储，毕竟30多万的价格并不是每个客户都愿意接受的。
十八、无论设计的方案是多么的成熟，还是建议要配置Nagios监控机来实时监控我们的服务器情况；邮件和短信报警都可以开启，毕竟手机可以随身携带嘛;有条件的还可以购买专门的商业扫描网站服务，它会每隔一分钟扫描你的网站，如果发现没有alive会向你的邮件发警告信息或直接电话联系。
十九、至少网站的安全性问题，我建议用硬件防火墙，比较推荐的是华赛三层防火墙+天泰web防火墙(或单台Juniper防火墙)，DDOS的安全防护一定要到位(国内的DDOS攻击让人烦躁)；Linux服务器本身的iptables和SElinux均可关闭，当然，端口开放越少越好。
二十、测试网站的响应时间是用发现上了LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived后并不影响速度,这一点大家就不要多虑了,Nginx现在作反向加速也日趋成熟了，大家也可尝试下用Nginx来取代squid。
