分类： 云计算
2022-10-13 10:12:50
在一个典型的高并发、大用户量的Web互联网系统的架构设计中，对HTTP集群的负载均衡设计是作为高性能系统优化环节中必不可少的方案。HTTP负载均衡的本质上是将Web用户流量进行均衡减压，因此在互联网的大流量项目中，其重要性不言而喻。
本文将以简洁通俗的文字，为你讲解主流的HTTP服务端实现负载均衡的常见方案，以及具体到方案中的负载均衡算法的实现原理。理解和掌握这些方案、算法原理，有助于您今后的互联网项的技术选型和架构设计，因为没有哪一种方案和算法能解决所有问题，只有针对特定的场景使用合适的方案和算法才是{BANNED}最佳明智的选择。
本文中所提及的HTTP负载均衡方案和算法，并不完全适用IM即时通讯Socket长连接的负载均衡，因为IM长连接、有状态的特性，跟HTTP这种短连接、无状态的特征是矛盾的，所以请勿盲目套用。但，一个完整的IM系统是由HTTP短连接+IM长连接组成，因而本文内容虽不能套用于IM长连接的负载均衡方案，但可以用于您IM的高并发、大用户量的HTTP短连接的方案设计。
什么是负载均衡？
早期的互联网应用，由于用户流量比较小，业务逻辑也比较简单，往往一个单服务器就能满足负载需求。随着现在互联网的流量越来越大，稍微好一点的系统，访问量就非常大了，并且系统功能也越来越复杂，那么单台服务器就算将性能优化得再好，也不能支撑这么大用户量的访问压力了，这个时候就需要使用多台机器，设计高性能的集群来应对。
那么，多台服务器是如何去均衡流量、如何组成高性能的集群的呢？
此时就需要请出 「负载均衡器」 入场了。
负载均衡（Load Balancer）是指把用户访问的流量，通过「负载均衡器」，根据某种转发的策略，均匀的分发到后端多台服务器上，后端的服务器可以独立的响应和处理请求，从而实现分散负载的效果。负载均衡技术提高了系统的服务能力，增强了应用的可用性。
主流负载均衡方案有几种？
目前市面上{BANNED}最佳常见的负载均衡技术方案主要有三种：
1）基于DNS负载均衡；
2）基于硬件负载均衡：比如F5
3）基于软件负载均衡：比如Nginx、Squid。
三种方案各有优劣，DNS负载均衡可以实现在地域上的流量均衡，硬件负载均衡主要用于大型服务器集群中的负载需求，而软件负载均衡大多是基于机器层面的流量均衡。在实际场景中，这三种是可以组合在一起使用。
基于DNS来做负载均衡其实是一种{BANNED}最佳简单的实现方案，通过在DNS服务器上做一个简单配置即可。
其原理就是：当用户访问域名的时候，会先向DNS服务器去解析域名对应的IP地址，这个时候我们可以让DNS服务器根据不同地理位置的用户返回不同的IP。比如南方的用户就返回我们在广州业务服务器的IP，北方的用户来访问的话，我就返回北京业务服务器所在的IP。
在这个模式下，用户就相当于实现了按照「就近原则」将请求分流了，既减轻了单个集群的负载压力，也提升了用户的访问速度。
使用DNS做负载均衡的方案，天然的优势就是配置简单，实现成本非常低，无需额外的开发和维护工作。
但是它也有一个明显的缺点：当配置修改后，生效不及时。这个是由于DNS的特性导致的，DNS一般会有多级缓存，所以当我们修改了DNS配置之后，由于缓存的原因，会导致IP变更不及时，从而影响负载均衡的效果。
另外，使用DNS做负载均衡的话，大多是基于地域或者干脆直接做IP轮询，没有更高级的路由策略，所以这也是DNS方案的局限所在。
硬件的负载均衡那就比较牛逼了，比如大名鼎鼎的 F5 Network Big-IP，也就是我们常说的 F5，它是一个网络设备，你可以简单的理解成类似于网络交换机的东西，完全通过硬件来抗压力，性能是非常的好，每秒能处理的请求数达到百万级，即 几百万/秒 的负载，当然价格也就非常非常贵了，十几万到上百万人民币都有。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云的v：weikeyun24咨询
因为这类设备一般用在大型互联网公司的流量入口{BANNED}最佳前端，以及政府、国企等不缺钱企业会去使用。一般的中小公司是不舍得用的。
采用 F5 这类硬件做负载均衡的话，主要就是省心省事，买一台就搞定，性能强大，一般的业务不在话下。而且在负载均衡的算法方面还支持很多灵活的策略，同时还具有一些防火墙等安全功能。但是缺点也很明显，一个字：贵。
软件负载均衡是指使用软件的方式来分发和均衡流量。软件负载均衡分为7层协议 和 4层协议。
网络协议有七层，基于第四层传输层来做流量分发的方案称为4层负载均衡，例如 LVS；而基于第七层应用层来做流量分发的称为7层负载均衡，例如 Nginx。这两种在性能和灵活性上是有些区别的。
基于4层的负载均衡性能要高一些，一般能达到 几十万/秒 的处理量，而基于7层的负载均衡处理量一般只在 几万/秒 。
基于软件的负载均衡的特点也很明显，便宜。在正常的服务器上部署即可，无需额外采购，就是投入一点技术去优化优化即可，因此这种方式是互联网公司中用得{BANNED}最佳多的一种方式。
