在常規(guī)運(yùn)維工作中，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到負(fù)載均衡服務(wù)。負(fù)載均衡分為四層負(fù)載和七層負(fù)載，那么這兩者之間有什么不同？
廢話(huà)不多說(shuō)，詳解如下：
一，什么是負(fù)載均衡
1）負(fù)載均衡（Load Balance）建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提供了一種廉價(jià)有效透明的方法擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。負(fù)載均衡有兩方面的含義：首先，大量的并發(fā)訪問(wèn)或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到多臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上分別處理，減少用戶(hù)等待響應(yīng)的時(shí)間；其次，單個(gè)重負(fù)載的運(yùn)算分擔(dān)到多臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上做并行處理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備處理結(jié)束后，將結(jié)果匯總，返回給用戶(hù)，系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高。
2）簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：其一是將大量的并發(fā)處理轉(zhuǎn)發(fā)給后端多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，減少工作響應(yīng)時(shí)間；其二是將單個(gè)繁重的工作轉(zhuǎn)發(fā)給后端多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，處理完再返回給負(fù)載均衡中心，再返回給用戶(hù)。目前負(fù)載均衡技術(shù)大多數(shù)是用于提高諸如在Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器上的Internet服務(wù)器程序的可用性和可伸縮性。
二，負(fù)載均衡分類(lèi)
1）二層負(fù)載均衡（mac）
根據(jù)OSI模型分的二層負(fù)載，一般是用虛擬mac地址方式，外部對(duì)虛擬MAC地址請(qǐng)求，負(fù)載均衡接收后分配后端實(shí)際的MAC地址響應(yīng)）
2）三層負(fù)載均衡（ip）
一般采用虛擬IP地址方式，外部對(duì)虛擬的ip地址請(qǐng)求，負(fù)載均衡接收后分配后端實(shí)際的IP地址響應(yīng)）
3）四層負(fù)載均衡（tcp）
在三次負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上，用ip+port接收請(qǐng)求，再轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的機(jī)器。
4）七層負(fù)載均衡（http）
根據(jù)虛擬的url或IP，主機(jī)名接收請(qǐng)求，再轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理服務(wù)器）。
我們運(yùn)維中最常見(jiàn)的四層和七層負(fù)載均衡，這里重點(diǎn)說(shuō)下這兩種負(fù)載均衡。
1）四層的負(fù)載均衡就是基于IP+端口的負(fù)載均衡：在三層負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上，通過(guò)發(fā)布三層的IP地址（VIP），然后加四層的端口號(hào)，來(lái)決定哪些流量需要做負(fù)載均衡，對(duì)需要處理的流量進(jìn)行NAT處理，轉(zhuǎn)發(fā)至后臺(tái)服務(wù)器，并記錄下這個(gè)TCP或者UDP的流量是由哪臺(tái)服務(wù)器處理的，后續(xù)這個(gè)連接的所有流量都同樣轉(zhuǎn)發(fā)到同一臺(tái)服務(wù)器處理。
對(duì)應(yīng)的負(fù)載均衡器稱(chēng)為四層交換機(jī)（L4 switch），主要分析IP層及TCP/UDP層，實(shí)現(xiàn)四層負(fù)載均衡。此種負(fù)載均衡器不理解應(yīng)用協(xié)議（如HTTP/FTP/MySQL等等）。
實(shí)現(xiàn)四層負(fù)載均衡的軟件有：
F5：硬件負(fù)載均衡器，功能很好，但是成本很高。
lvs：重量級(jí)的四層負(fù)載軟件
nginx：輕量級(jí)的四層負(fù)載軟件，帶緩存功能，正則表達(dá)式較靈活
haproxy：模擬四層轉(zhuǎn)發(fā)，較靈活
2）七層的負(fù)載均衡就是基于虛擬的URL或主機(jī)IP的負(fù)載均衡：在四層負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上（沒(méi)有四層是絕對(duì)不可能有七層的），再考慮應(yīng)用層的特征，比如同一個(gè)Web服務(wù)器的負(fù)載均衡，除了根據(jù)VIP加80端口辨別是否需要處理的流量，還可根據(jù)七層的URL、瀏覽器類(lèi)別、語(yǔ)言來(lái)決定是否要進(jìn)行負(fù)載均衡。舉個(gè)例子，如果你的Web服務(wù)器分成兩組，一組是中文語(yǔ)言的，一組是英文語(yǔ)言的，那么七層負(fù)載均衡就可以當(dāng)用戶(hù)來(lái)訪問(wèn)你的域名時(shí)，自動(dòng)辨別用戶(hù)語(yǔ)言，然后選擇對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言服務(wù)器組進(jìn)行負(fù)載均衡處理。
對(duì)應(yīng)的負(fù)載均衡器稱(chēng)為七層交換機(jī)（L7 switch），除了支持四層負(fù)載均衡以外，還有分析應(yīng)用層的信息，如HTTP協(xié)議URI或Cookie信息，實(shí)現(xiàn)七層負(fù)載均衡。此種負(fù)載均衡器能理解應(yīng)用協(xié)議。
實(shí)現(xiàn)七層負(fù)載均衡的軟件有：
haproxy：天生負(fù)載均衡技能，全面支持七層代理，會(huì)話(huà)保持，標(biāo)記，路徑轉(zhuǎn)移；
nginx：只在http協(xié)議和mail協(xié)議上功能比較好，性能與haproxy差不多；
apache：功能較差
Mysql proxy：功能尚可。
總的來(lái)說(shuō)，一般是lvs做4層負(fù)載；nginx做7層負(fù)載；haproxy比較靈活，4層和7層負(fù)載均衡都能做
三、兩者之間的區(qū)別
1）從技術(shù)原理上分析
所謂四層負(fù)載均衡，也就是主要通過(guò)報(bào)文中的目標(biāo)地址和端口，再加上負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置的服務(wù)器選擇方式，決定最終選擇的內(nèi)部服務(wù)器。
以常見(jiàn)的TCP為例，負(fù)載均衡設(shè)備在接收到第一個(gè)來(lái)自客戶(hù)端的SYN 請(qǐng)求時(shí)，即通過(guò)上述方式選擇一個(gè)最佳的服務(wù)器，并對(duì)報(bào)文中目標(biāo)IP地址進(jìn)行修改(改為后端服務(wù)器IP），直接轉(zhuǎn)發(fā)給該服務(wù)器。TCP的連接建立，即三次握手是客戶(hù)端和服務(wù)器直接建立的，負(fù)載均衡設(shè)備只是起到一個(gè)類(lèi)似路由器的轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作。在某些部署情況下，為保證服務(wù)器回包可以正確返回給負(fù)載均衡設(shè)備，在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的同時(shí)可能還會(huì)對(duì)報(bào)文原來(lái)的源地址進(jìn)行修改。
所謂七層負(fù)載均衡，也稱(chēng)為“內(nèi)容交換”，也就是主要通過(guò)報(bào)文中的真正有意義的應(yīng)用層內(nèi)容，再加上負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置的服務(wù)器選擇方式，決定最終選擇的內(nèi)部服務(wù)器。
以常見(jiàn)的TCP為例，負(fù)載均衡設(shè)備如果要根據(jù)真正的應(yīng)用層內(nèi)容再選擇服務(wù)器，只能先代理最終的服務(wù)器和客戶(hù)端建立連接(三次握手)后，才可能接受到客戶(hù)端發(fā)送的真正應(yīng)用層內(nèi)容的報(bào)文，然后再根據(jù)該報(bào)文中的特定字段，再加上負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置的服務(wù)器選擇方式，決定最終選擇的內(nèi)部服務(wù)器。負(fù)載均衡設(shè)備在這種情況下，更類(lèi)似于一個(gè)代理服務(wù)器。負(fù)載均衡和前端的客戶(hù)端以及后端的服務(wù)器會(huì)分別建立TCP連接。所以從這個(gè)技術(shù)原理上來(lái)看，七層負(fù)載均衡明顯的對(duì)負(fù)載均衡設(shè)備的要求更高，處理七層的能力也必然會(huì)低于四層模式的部署方式。
2）從應(yīng)用場(chǎng)景的需求上分析
七層應(yīng)用負(fù)載的好處，是使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更"智能化"。可以參考這篇：http應(yīng)用優(yōu)化和加速說(shuō)明-負(fù)載均衡，就可以基本上了解這種方式的優(yōu)勢(shì)所在。例如訪問(wèn)一個(gè)網(wǎng)站的用戶(hù)流量，可以通過(guò)七層的方式，將對(duì)圖片類(lèi)的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到特定的圖片服務(wù)器并可以使用緩存技術(shù)；將對(duì)文字類(lèi)的請(qǐng)求可以轉(zhuǎn)發(fā)到特定的文字服務(wù)器并可以使用壓縮技術(shù)。當(dāng)然這只是七層應(yīng)用的一個(gè)小案例，從技術(shù)原理上，這種方式可以對(duì)客戶(hù)端的請(qǐng)求和服務(wù)器的響應(yīng)進(jìn)行任意意義上的修改，極大的提升了應(yīng)用系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層的靈活性。很多在后臺(tái)，例如Nginx或者Apache上部署的功能可以前移到負(fù)載均衡設(shè)備上，例如客戶(hù)請(qǐng)求中的Header重寫(xiě)，服務(wù)器響應(yīng)中的關(guān)鍵字過(guò)濾或者內(nèi)容插入等功能。
另外一個(gè)常常被提到功能就是安全性。網(wǎng)絡(luò)中最常見(jiàn)的SYN Flood攻擊，即黑客控制眾多源客戶(hù)端，使用虛假I(mǎi)P地址對(duì)同一目標(biāo)發(fā)送SYN攻擊，通常這種攻擊會(huì)大量發(fā)送SYN報(bào)文，耗盡服務(wù)器上的相關(guān)資源，以達(dá)到Denial of Service(DoS)的目的。從技術(shù)原理上也可以看出，四層模式下這些SYN攻擊都會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到后端的服務(wù)器上；而七層模式下這些SYN攻擊自然在負(fù)載均衡設(shè)備上就截止，不會(huì)影響后臺(tái)服務(wù)器的正常運(yùn)營(yíng)。另外負(fù)載均衡設(shè)備可以在七層層面設(shè)定多種策略，過(guò)濾特定報(bào)文，例如SQL Injection等應(yīng)用層面的特定攻擊手段，從應(yīng)用層面進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體安全。
現(xiàn)在的7層負(fù)載均衡，主要還是著重于應(yīng)用HTTP協(xié)議，所以其應(yīng)用范圍主要是眾多的網(wǎng)站或者內(nèi)部信息平臺(tái)等基于B/S開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。 4層負(fù)載均衡則對(duì)應(yīng)其他TCP應(yīng)用，例如基于C/S開(kāi)發(fā)的ERP等系統(tǒng)。
3）七層應(yīng)用需要考慮的問(wèn)題
1.是否真的必要。七層應(yīng)用的確可以提高流量智能化，同時(shí)必不可免的帶來(lái)設(shè)備配置復(fù)雜，負(fù)載均衡壓力增高以及故障排查上的復(fù)雜性等問(wèn)題。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)需要考慮四層七層同時(shí)應(yīng)用的混雜情況。
2.是否真的可以提高安全性。例如SYN Flood攻擊，七層模式的確將這些流量從服務(wù)器屏蔽，但負(fù)載均衡設(shè)備本身要有強(qiáng)大的抗DDoS能力，否則即使服務(wù)器正常而作為中樞調(diào)度的負(fù)載均衡設(shè)備故障也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用的崩潰。
3.是否有足夠的靈活度。七層應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)是可以讓整個(gè)應(yīng)用的流量智能化，但是負(fù)載均衡設(shè)備需要提供完善的七層功能，滿(mǎn)足客戶(hù)根據(jù)不同情況的基于應(yīng)用的調(diào)度。最簡(jiǎn)單的一個(gè)考核就是能否取代后臺(tái)Nginx或者Apache等服務(wù)器上的調(diào)度功能。能夠提供一個(gè)七層應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口的負(fù)載均衡設(shè)備，可以讓客戶(hù)根據(jù)需求任意設(shè)定功能，才真正有可能提供強(qiáng)大的靈活性和智能性。
4）總體對(duì)比
1.智能性
七層負(fù)載均衡由于具備OIS七層的所有功能，所以在處理用戶(hù)需求上能更加靈活，從理論上講，七層模型能對(duì)用戶(hù)的所有跟服務(wù)端的請(qǐng)求進(jìn)行修改。例如對(duì)文件header添加信息，根據(jù)不同的文件類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)。四層模型僅支持基于網(wǎng)絡(luò)層的需求轉(zhuǎn)發(fā)，不能修改用戶(hù)請(qǐng)求的內(nèi)容。
2.安全性
七層負(fù)載均衡由于具有OSI模型的全部功能，能更容易抵御來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的攻擊；四層模型從原理上講，會(huì)直接將用戶(hù)的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端節(jié)點(diǎn)，無(wú)法直接抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊。
3.復(fù)雜度
四層模型一般比較簡(jiǎn)單的架構(gòu)，容易管理，容易定位問(wèn)題；七層模型架構(gòu)比較復(fù)雜，通常也需要考慮結(jié)合四層模型的混用情況，出現(xiàn)問(wèn)題定位比較復(fù)雜。
4.效率比
四層模型基于更底層的設(shè)置，通常效率更高，但應(yīng)用范圍有限；七層模型需要更多的資源損耗，在理論上講比四層模型有更強(qiáng)的功能，現(xiàn)在的實(shí)現(xiàn)更多是基于http應(yīng)用。
四、負(fù)載均衡技術(shù)方案說(shuō)明
目前有許多不同的負(fù)載均衡技術(shù)用以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求，下面從負(fù)載均衡所采用的設(shè)備對(duì)象（軟/硬件負(fù)載均衡），應(yīng)用的OSI網(wǎng)絡(luò)層次（網(wǎng)絡(luò)層次上的負(fù)載均衡），及應(yīng)用的地理結(jié)構(gòu)（本地/全局負(fù)載均衡）等來(lái)分類(lèi)。
1）軟/硬件負(fù)載均衡
軟件負(fù)載均衡解決方案是指在一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器相應(yīng)的操作系統(tǒng)上安裝一個(gè)或多個(gè)附加軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，如DNS Load Balance，CheckPoint Firewall-1 ConnectControl，Keepalive+ipvs等，它的優(yōu)點(diǎn)是基于特定環(huán)境，配置簡(jiǎn)單，使用靈活，成本低廉，可以滿(mǎn)足一般的負(fù)載均衡需求。軟件解決方案缺點(diǎn)也較多，因?yàn)槊颗_(tái)服務(wù)器上安裝額外的軟件運(yùn)行會(huì)消耗系統(tǒng)不定量的資源，越是功能強(qiáng)大的模塊，消耗得越多，所以當(dāng)連接請(qǐng)求特別大的時(shí)候，軟件本身會(huì)成為服務(wù)器工作成敗的一個(gè)關(guān)鍵；軟件可擴(kuò)展性并不是很好，受到操作系統(tǒng)的限制；由于操作系統(tǒng)本身的Bug，往往會(huì)引起安全問(wèn)題。
硬件負(fù)載均衡解決方案是直接在服務(wù)器和外部網(wǎng)絡(luò)間安裝負(fù)載均衡設(shè)備，這種設(shè)備通常是一個(gè)獨(dú)立于系統(tǒng)的硬件，我們稱(chēng)之為負(fù)載均衡器。由于專(zhuān)門(mén)的設(shè)備完成專(zhuān)門(mén)的任務(wù)，獨(dú)立于操作系統(tǒng)，整體性能得到大量提高，加上多樣化的負(fù)載均衡策略，智能化的流量管理，可達(dá)到最佳的負(fù)載均衡需求。負(fù)載均衡器有多種多樣的形式，除了作為獨(dú)立意義上的負(fù)載均衡器外，有些負(fù)載均衡器集成在交換設(shè)備中，置于服務(wù)器與Internet鏈接之間，有些則以?xún)蓧K網(wǎng)絡(luò)適配器將這一功能集成到PC中，一塊連接到Internet上，一塊連接到后端服務(wù)器群的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上。
軟件負(fù)載均衡與硬件負(fù)載均衡的對(duì)比：
軟件負(fù)載均衡的優(yōu)點(diǎn)是需求環(huán)境明確，配置簡(jiǎn)單，操作靈活，成本低廉，效率不高，能滿(mǎn)足普通的企業(yè)需求；缺點(diǎn)是依賴(lài)于系統(tǒng)，增加資源開(kāi)銷(xiāo)；軟件的優(yōu)劣決定環(huán)境的性能；系統(tǒng)的安全，軟件的穩(wěn)定性均會(huì)影響到整個(gè)環(huán)境的安全。
硬件負(fù)載均衡優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立于系統(tǒng)，整體性能大量提升，在功能、性能上優(yōu)于軟件方式；智能的流量管理，多種策略可選，能達(dá)到最佳的負(fù)載均衡效果；缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。
2）本地/全局負(fù)載均衡
負(fù)載均衡從其應(yīng)用的地理結(jié)構(gòu)上分為本地負(fù)載均衡(Local Load Balance)和全局負(fù)載均衡(Global Load Balance，也叫地域負(fù)載均衡)，本地負(fù)載均衡是指對(duì)本地的服務(wù)器群做負(fù)載均衡，全局負(fù)載均衡是指對(duì)分別放置在不同的地理位置、有不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的服務(wù)器群間作負(fù)載均衡。
本地負(fù)載均衡能有效地解決數(shù)據(jù)流量過(guò)大、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過(guò)重的問(wèn)題，并且不需花費(fèi)昂貴開(kāi)支購(gòu)置性能卓越的服務(wù)器，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，避免服務(wù)器單點(diǎn)故障造成數(shù)據(jù)流量的損失。其有靈活多樣的均衡策略把數(shù)據(jù)流量合理地分配給服務(wù)器群內(nèi)的服務(wù)器共同負(fù)擔(dān)。即使是再給現(xiàn)有服務(wù)器擴(kuò)充升級(jí)，也只是簡(jiǎn)單地增加一個(gè)新的服務(wù)器到服務(wù)群中，而不需改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、停止現(xiàn)有的服務(wù)。
全局負(fù)載均衡主要用于在一個(gè)多區(qū)域擁有自己服務(wù)器的站點(diǎn)，為了使全球用戶(hù)只以一個(gè)IP地址或域名就能訪問(wèn)到離自己最近的服務(wù)器，從而獲得最快的訪問(wèn)速度，也可用于子公司分散站點(diǎn)分布廣的大公司通過(guò)Intranet（企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)）來(lái)達(dá)到資源統(tǒng)一合理分配的目的。
3）網(wǎng)絡(luò)層次上的負(fù)載均衡
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)上負(fù)載過(guò)重的不同瓶頸所在，從網(wǎng)絡(luò)的不同層次入手，我們可以采用相應(yīng)的負(fù)載均衡技術(shù)來(lái)解決現(xiàn)有問(wèn)題。
隨著帶寬增加，數(shù)據(jù)流量不斷增大，網(wǎng)絡(luò)核心部分的數(shù)據(jù)接口將面臨瓶頸問(wèn)題，原有的單一線路將很難滿(mǎn)足需求，而且線路的升級(jí)又過(guò)于昂貴甚至難以實(shí)現(xiàn)，這時(shí)就可以考慮采用鏈路聚合（Trunking）技術(shù)。
鏈路聚合技術(shù)（第二層負(fù)載均衡）將多條物理鏈路當(dāng)作一條單一的聚合邏輯鏈路使用，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量由聚合邏輯鏈路中所有物理鏈路共同承擔(dān)，由此在邏輯上增大了鏈路的容量，使其能滿(mǎn)足帶寬增加的需求。
現(xiàn)代負(fù)載均衡技術(shù)通常操作于網(wǎng)絡(luò)的第四層或第七層。第四層負(fù)載均衡將一個(gè)Internet上合法注冊(cè)的IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部服務(wù)器的IP地址，對(duì)每次 TCP連接請(qǐng)求動(dòng)態(tài)使用其中一個(gè)內(nèi)部IP地址，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。在第四層交換機(jī)中，此種均衡技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，一個(gè)目標(biāo)地址是服務(wù)器群VIP（虛擬 IP，Virtual IP address）連接請(qǐng)求的數(shù)據(jù)包流經(jīng)交換機(jī)，交換機(jī)根據(jù)源端和目的IP地址、TCP或UDP端口號(hào)和一定的負(fù)載均衡策略，在服務(wù)器IP和VIP間進(jìn)行映射，選取服務(wù)器群中最好的服務(wù)器來(lái)處理連接請(qǐng)求。
七層負(fù)載均衡控制應(yīng)用層服務(wù)的內(nèi)容，提供了一種對(duì)訪問(wèn)流量的高層控制方式，適合對(duì)HTTP服務(wù)器群的應(yīng)用。第七層負(fù)載均衡技術(shù)通過(guò)檢查流經(jīng)的HTTP報(bào)頭，根據(jù)報(bào)頭內(nèi)的信息來(lái)執(zhí)行負(fù)載均衡任務(wù)。
七層負(fù)載均衡優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
1）通過(guò)對(duì)HTTP報(bào)頭的檢查，可以檢測(cè)出HTTP400、500和600系列的錯(cuò)誤信息，因而能透明地將連接請(qǐng)求重新定向到另一臺(tái)服務(wù)器，避免應(yīng)用層故障。
2）可根據(jù)流經(jīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型（如判斷數(shù)據(jù)包是圖像文件、壓縮文件或多媒體文件格式等），把數(shù)據(jù)流量引向相應(yīng)內(nèi)容的服務(wù)器來(lái)處理，增加系統(tǒng)性能。
3）能根據(jù)連接請(qǐng)求的類(lèi)型，如是普通文本、圖象等靜態(tài)文檔請(qǐng)求，還是asp、cgi等的動(dòng)態(tài)文檔請(qǐng)求，把相應(yīng)的請(qǐng)求引向相應(yīng)的服務(wù)器來(lái)處理，提高系統(tǒng)的性能及安全性。
七層負(fù)載均衡缺點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
1）七層負(fù)載均衡受到其所支持的協(xié)議限制（一般只有HTTP），這樣就限制了它應(yīng)用的廣泛性。
2）七層負(fù)載均衡檢查HTTP報(bào)頭會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源，勢(shì)必會(huì)影響到系統(tǒng)的性能，在大量連接請(qǐng)求的情況下，負(fù)載均衡設(shè)備自身容易成為網(wǎng)絡(luò)整體性能的瓶頸。
五、負(fù)載均衡策略
在實(shí)際應(yīng)用中，我們可能不想僅僅是把客戶(hù)端的服務(wù)請(qǐng)求平均地分配給內(nèi)部服務(wù)器，而不管服務(wù)器是否宕機(jī)。而是想使Pentium III服務(wù)器比Pentium II能接受更多的服務(wù)請(qǐng)求，一臺(tái)處理服務(wù)請(qǐng)求較少的服務(wù)器能分配到更多的服務(wù)請(qǐng)求，出現(xiàn)故障的服務(wù)器將不再接受服務(wù)請(qǐng)求直至故障恢復(fù)等等。選擇合適的負(fù)載均衡策略，使多個(gè)設(shè)備能很好的共同完成任務(wù)，消除或避免現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布不均、數(shù)據(jù)流量擁擠反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的瓶頸。在各負(fù)載均衡方式中，針對(duì)不同的應(yīng)用需求，在OSI參考模型的第二、三、四、七層的負(fù)載均衡都有相應(yīng)的負(fù)載均衡策略。
負(fù)載均衡策略的優(yōu)劣及其實(shí)現(xiàn)的難易程度有兩個(gè)關(guān)鍵因素：負(fù)載均衡算法；對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況的檢測(cè)方式和能力。
1、負(fù)載均衡算法
1）輪循均衡（Round Robin）：每一次來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求輪流分配給內(nèi)部中的服務(wù)器，從1至N然后重新開(kāi)始。此種均衡算法適合于服務(wù)器組中的所有服務(wù)器都有相同的軟硬件配置并且平均服務(wù)請(qǐng)求相對(duì)均衡的情況。
2）權(quán)重輪循均衡（Weighted Round Robin）：根據(jù)服務(wù)器的不同處理能力，給每個(gè)服務(wù)器分配不同的權(quán)值，使其能夠接受相應(yīng)權(quán)值數(shù)的服務(wù)請(qǐng)求。例如：服務(wù)器A的權(quán)值被設(shè)計(jì)成1，B的權(quán)值是 3，C的權(quán)值是6，則服務(wù)器A、B、C將分別接受到10%、30％、60％的服務(wù)請(qǐng)求。此種均衡算法能確保高性能的服務(wù)器得到更多的使用率，避免低性能的服務(wù)器負(fù)載過(guò)重。
3）隨機(jī)均衡（Random）：把來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求隨機(jī)分配給內(nèi)部中的多個(gè)服務(wù)器。
4）權(quán)重隨機(jī)均衡（Weighted Random）：此種均衡算法類(lèi)似于權(quán)重輪循算法，不過(guò)在處理請(qǐng)求分擔(dān)時(shí)是個(gè)隨機(jī)選擇的過(guò)程。
5）響應(yīng)速度均衡（Response Time）：負(fù)載均衡設(shè)備對(duì)內(nèi)部各服務(wù)器發(fā)出一個(gè)探測(cè)請(qǐng)求（例如Ping），然后根據(jù)內(nèi)部中各服務(wù)器對(duì)探測(cè)請(qǐng)求的最快響應(yīng)時(shí)間來(lái)決定哪一臺(tái)服務(wù)器來(lái)響應(yīng)客戶(hù)端的服務(wù)請(qǐng)求。此種均衡算法能較好的反映服務(wù)器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，但這最快響應(yīng)時(shí)間僅僅指的是負(fù)載均衡設(shè)備與服務(wù)器間的最快響應(yīng)時(shí)間，而不是客戶(hù)端與服務(wù)器間的最快響應(yīng)時(shí)間。
6）最少連接數(shù)均衡（Least Connection）：客戶(hù)端的每一次請(qǐng)求服務(wù)在服務(wù)器停留的時(shí)間可能會(huì)有較大的差異，隨著工作時(shí)間加長(zhǎng)，如果采用簡(jiǎn)單的輪循或隨機(jī)均衡算法，每一臺(tái)服務(wù)器上的連接進(jìn)程可能會(huì)產(chǎn)生極大的不同，并沒(méi)有達(dá)到真正的負(fù)載均衡。最少連接數(shù)均衡算法對(duì)內(nèi)部中需負(fù)載的每一臺(tái)服務(wù)器都有一個(gè)數(shù)據(jù)記錄，記錄當(dāng)前該服務(wù)器正在處理的連接數(shù)量，當(dāng)有新的服務(wù)連接請(qǐng)求時(shí)，將把當(dāng)前請(qǐng)求分配給連接數(shù)最少的服務(wù)器，使均衡更加符合實(shí)際情況，負(fù)載更加均衡。此種均衡算法適合長(zhǎng)時(shí)處理的請(qǐng)求服務(wù)，如FTP。
7）處理能力均衡：此種均衡算法將把服務(wù)請(qǐng)求分配給內(nèi)部中處理負(fù)荷（根據(jù)服務(wù)器CPU型號(hào)、CPU數(shù)量、內(nèi)存大小及當(dāng)前連接數(shù)等換算而成）最輕的服務(wù)器，由于考慮到了內(nèi)部服務(wù)器的處理能力及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，所以此種均衡算法相對(duì)來(lái)說(shuō)更加精確，尤其適合運(yùn)用到第七層（應(yīng)用層）負(fù)載均衡的情況下。
8）DNS響應(yīng)均衡（Flash DNS）：在Internet上，無(wú)論是HTTP、FTP或是其它的服務(wù)請(qǐng)求，客戶(hù)端一般都是通過(guò)域名解析來(lái)找到服務(wù)器確切的IP地址的。在此均衡算法下，分處在不同地理位置的負(fù)載均衡設(shè)備收到同一個(gè)客戶(hù)端的域名解析請(qǐng)求，并在同一時(shí)間內(nèi)把此域名解析成各自相對(duì)應(yīng)服務(wù)器的IP地址（即與此負(fù)載均衡設(shè)備在同一位地理位置的服務(wù)器的IP地址）并返回給客戶(hù)端，則客戶(hù)端將以最先收到的域名解析IP地址來(lái)繼續(xù)請(qǐng)求服務(wù)，而忽略其它的IP地址響應(yīng)。在種均衡策略適合應(yīng)用在全局負(fù)載均衡的情況下，對(duì)本地負(fù)載均衡是沒(méi)有意義的。
2、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況的檢測(cè)方式
盡管有多種的負(fù)載均衡算法可以較好的把數(shù)據(jù)流量分配給服務(wù)器去負(fù)載，但如果負(fù)載均衡策略沒(méi)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況的檢測(cè)方式和能力，一旦在某臺(tái)服務(wù)器或某段負(fù)載均衡設(shè)備與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)間出現(xiàn)故障的情況下，負(fù)載均衡設(shè)備依然把一部分?jǐn)?shù)據(jù)流量引向那臺(tái)服務(wù)器，這勢(shì)必造成大量的服務(wù)請(qǐng)求被丟失，達(dá)不到不間斷可用性的要求。所以良好的負(fù)載均衡策略應(yīng)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障、服務(wù)器系統(tǒng)故障、應(yīng)用服務(wù)故障的檢測(cè)方式和能力：
1）Ping偵測(cè)：通過(guò)ping的方式檢測(cè)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況，此種方式簡(jiǎn)單快速，但只能大致檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器上的操作系統(tǒng)是否正常，對(duì)服務(wù)器上的應(yīng)用服務(wù)檢測(cè)就無(wú)能為力了。
2）TCP Open偵測(cè)：每個(gè)服務(wù)都會(huì)開(kāi)放某個(gè)通過(guò)TCP連接，檢測(cè)服務(wù)器上某個(gè)TCP端口（如Telnet的23口，HTTP的80口等）是否開(kāi)放來(lái)判斷服務(wù)是否正常。
3）HTTP URL偵測(cè)：比如向HTTP服務(wù)器發(fā)出一個(gè)對(duì)main.html文件的訪問(wèn)請(qǐng)求，如果收到錯(cuò)誤信息，則認(rèn)為服務(wù)器出現(xiàn)故障。
3、其他因素
負(fù)載均衡策略的優(yōu)劣除受上面所講的兩個(gè)因素影響外，在有些應(yīng)用情況下，我們需要將來(lái)自同一客戶(hù)端的所有請(qǐng)求都分配給同一臺(tái)服務(wù)器去負(fù)擔(dān)，例如服務(wù)器將客戶(hù)端注冊(cè)、購(gòu)物等服務(wù)請(qǐng)求信息保存的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的情況下，把客戶(hù)端的子請(qǐng)求分配給同一臺(tái)服務(wù)器來(lái)處理就顯的至關(guān)重要了。有幾種方式可以解決此問(wèn)題：
1）一是根據(jù)IP地址把來(lái)自同一客戶(hù)端的多次請(qǐng)求分配給同一臺(tái)服務(wù)器處理，客戶(hù)端IP地址與服務(wù)器的對(duì)應(yīng)信息是保存在負(fù)載均衡設(shè)備上的；
2）二是在客戶(hù)端瀏覽器 cookie內(nèi)做獨(dú)一無(wú)二的標(biāo)識(shí)來(lái)把多次請(qǐng)求分配給同一臺(tái)服務(wù)器處理，適合通過(guò)代理服務(wù)器上網(wǎng)的客戶(hù)端。
3）還有一種路徑外返回模式（Out of Path Return），當(dāng)客戶(hù)端連接請(qǐng)求發(fā)送給負(fù)載均衡設(shè)備的時(shí)候，中心負(fù)載均衡設(shè)備將請(qǐng)求引向某個(gè)服務(wù)器，服務(wù)器的回應(yīng)請(qǐng)求不再返回給中心負(fù)載均衡設(shè)備，即繞過(guò)流量分配器，直接返回給客戶(hù)端，因此中心負(fù)載均衡設(shè)備只負(fù)責(zé)接受并轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，其網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)就減少了很多，并且給客戶(hù)端提供了更快的響應(yīng)時(shí)間。此種模式一般用于HTTP服務(wù)器群，在各服務(wù)器上要安裝一塊虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，并將其IP地址設(shè)為服務(wù)器群的VIP，這樣才能在服務(wù)器直接回應(yīng)客戶(hù)端請(qǐng)求時(shí)順利的達(dá)成三次握手。
六、負(fù)載均衡實(shí)施要素
1）性能
性能是我們?cè)谝刖夥桨笗r(shí)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，但也是一個(gè)最難把握的問(wèn)題。衡量性能時(shí)可將每秒鐘通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包數(shù)目做為一個(gè)參數(shù)，另一個(gè)參數(shù)是均衡方案中服務(wù)器群所能處理的最大并發(fā)連接數(shù)目，但是，假設(shè)一個(gè)均衡系統(tǒng)能處理百萬(wàn)計(jì)的并發(fā)連接數(shù)，可是卻只能以每秒2個(gè)包的速率轉(zhuǎn)發(fā)，這顯然是沒(méi)有任何作用的。性能的優(yōu)劣與負(fù)載均衡設(shè)備的處理能力、采用的均衡策略息息相關(guān)，并且有兩點(diǎn)需要注意：一、均衡方案對(duì)服務(wù)器群整體的性能，這是響應(yīng)客戶(hù)端連接請(qǐng)求速度的關(guān)鍵；二、負(fù)載均衡設(shè)備自身的性能，避免有大量連接請(qǐng)求時(shí)自身性能不足而成為服務(wù)瓶頸。有時(shí)我們也可以考慮采用混合型負(fù)載均衡策略來(lái)提升服務(wù)器群的總體性能，如DNS負(fù)載均衡與NAT負(fù)載均衡相結(jié)合。另外，針對(duì)有大量靜態(tài)文檔請(qǐng)求的站點(diǎn)，也可以考慮采用高速緩存技術(shù)，相對(duì)來(lái)說(shuō)更節(jié)省費(fèi)用，更能提高響應(yīng)性能；對(duì)有大量ssl/xml內(nèi)容傳輸?shù)恼军c(diǎn)，更應(yīng)考慮采用ssl/xml加速技術(shù)。
2）可擴(kuò)展性
IT技術(shù)日新月異，一年以前最新的產(chǎn)品，現(xiàn)在或許已是網(wǎng)絡(luò)中性能最低的產(chǎn)品；業(yè)務(wù)量的急速上升，一年前的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在需要新一輪的擴(kuò)展。合適的均衡解決方案應(yīng)能滿(mǎn)足這些需求，能均衡不同操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)之間的負(fù)載，能均衡HTTP、郵件、新聞、代理、數(shù)據(jù)庫(kù)、防火墻和 Cache等不同服務(wù)器的負(fù)載，并且能以對(duì)客戶(hù)端完全透明的方式動(dòng)態(tài)增加或刪除某些資源。
3）靈活性
均衡解決方案應(yīng)能靈活地提供不同的應(yīng)用需求，滿(mǎn)足應(yīng)用需求的不斷變化。在不同的服務(wù)器群有不同的應(yīng)用需求時(shí)，應(yīng)有多樣的均衡策略提供更廣泛的選擇。
4）可靠性
在對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求較高的站點(diǎn)，負(fù)載均衡解決方案應(yīng)能為服務(wù)器群提供完全的容錯(cuò)性和高可用性。但在負(fù)載均衡設(shè)備自身出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)該有良好的冗余解決方案，提高可靠性。使用冗余時(shí)，處于同一個(gè)冗余單元的多個(gè)負(fù)載均衡設(shè)備必須具有有效的方式以便互相進(jìn)行監(jiān)控，保護(hù)系統(tǒng)盡可能地避免遭受到重大故障的損失。
5）易管理性
管是通過(guò)軟件還是硬件方式的均衡解決方案，我們都希望它有靈活、直觀和安全的管理方式，這樣便于安裝、配置、維護(hù)和監(jiān)控，提高工作效率，避免差錯(cuò)。在硬件負(fù)載均衡設(shè)備上，目前主要有三種管理方式可供選擇：一、命令行接口（CLI：Command Line Interface），可通過(guò)超級(jí)終端連接負(fù)載均衡設(shè)備串行接口來(lái)管理，也能telnet遠(yuǎn)程登錄管理，在初始化配置時(shí)，往往要用到前者；二、圖形用戶(hù)接口（GUI：Graphical User Interfaces），有基于普通web頁(yè)的管理，也有通過(guò)Java Applet 進(jìn)行安全管理，一般都需要管理端安裝有某個(gè)版本的瀏覽器；三、SNMP（Simple Network Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）支持，通過(guò)第三方網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)符合SNMP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備進(jìn)行管理。
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