负载均衡(Load Balance,简称LB)是一种服务器或网络设备的集群技术,负载均衡将特定的业务(网络服务、网络流量等)分担给多个服务器或网络设备,从而提高了业务处理能力,保证了业务的高可用性。
一、负载均衡基本概念
1、实服务:实际提供服务的服务器或设备。
2、实服务组:由多个提供相同服务的实服务组成的集合。
3、虚服务:对外提供一个统一的访问点,内部通过调度算法将请求分发到不同的实服务上。
4、调度算法:决定如何将请求分配给后端服务器的规则或策略。
5、持续性:指来自同一客户端的请求在一定时间内总是被分配到同一台服务器上处理。
二、负载均衡技术分类
1、服务器负载均衡:根据LB设备处理到的报文层次,分为四层服务器负载均衡和七层负载均衡。
四层服务器负载均衡技术:工作在OSI模型的传输层,主要基于IP地址和端口号进行流量转发。
七层服务器负载均衡技术:工作在OSI模型的应用层,可以基于HTTP、HTTPS等协议的内容进行流量转发。
2、链路负载均衡:在企业网、运营商链路出口需要部署LB设备以优化链路选择,提升访问体验。
Inbound入方向负载均衡:DNS智能解析的一种,外网用户通过域名访问内部服务器时,Local DNS的地址解析请求到达LB设备,LB根据对Local DNS的就近性探测结果响应一个最优的IP地址。
Outbound出方向负载均衡:内网用户访问Internet上其他服务器时,Outbound链路负载均衡中VSIP为内网用户发送报文的目的网段。
三、负载均衡工具
市面上有很多开源的负载均衡的工具或软件,基本都是基于前面提到的方案实现的,大多数是工作在第七层和第四层的。
1、LVS(Linux Virtual Server):主要用来做四层负载均衡。
2、Nginx:主要用来做七层负载均衡。
3、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。
四、负载均衡算法
负载均衡产品中的关键技术是调度,目前常用的调度算法有静态和动态两种。
1、静态负载均衡算法:包括轮询(Round Robin)、比率(Ratio)、优先权(Priority)。
2、动态负载均衡算法:包括最少连接数、最快响应速度、观察方法、预测法、动态性能分配、动态服务器补充、服务质量、服务类型、规则模式。
五、负载均衡优势
1、高性能:负载均衡技术将业务较均衡的分担到多台设备或链路上,从而提高了整个系统的性能。
2、可扩展性:负载均衡技术可以方便的增加集群中设备或链路的数量,在不降低业务质量的前提下满足不断增长的业务需求。
3、高可靠性:单个甚至多个设备或链路发生故障也不会导致业务中断,提高了整个系统的可靠性。
4、可管理性:大量的管理工作都集中在使用负载均衡技术的设备上,设备集群或链路集群只需要维护通用的配置即可。
5、透明性:对用户而言,集群等于一个或多个高可靠性、高性能的设备或链路,用户感知不到,也不关心具体的网络结构,增加或减少设备或链路数量都不会影响正常的业务。
六、相关问题与解答
1、什么是负载均衡?
答:负载均衡是一种服务器或网络设备的集群技术,它将特定的业务(如网络服务、网络流量等)分担给多个服务器或网络设备,以提高业务处理能力和保证业务的高可用性。
2、负载均衡有哪些常见的应用场景?
答:常见的应用场景包括服务器负载均衡和链路负载均衡,服务器负载均衡主要用于数据中心等组网环境,将网络服务分担给多台服务器进行处理;链路负载均衡则用于有多个运营商出接口的组网环境,实现链路的动态选择,提高服务的可靠性。
负载均衡技术是现代网络架构中不可或缺的一部分,它通过将工作负载分配到多个服务器或网络设备上,确保了应用的高可用性、伸缩性和性能优化,无论是在数据中心内部还是跨多个网络链接,负载均衡都发挥着至关重要的作用,帮助企业构建高效、稳定且可扩展的网络服务环境。
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