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面试必问:负载平衡的3种分类

分类:云服务资讯 编辑:聊聊云计算 浏览量:258
2021-03-12 11:25:22
在业务初期,我们一般会先使用单台服务器对外提供服务。随着业务流量越来越大,单台服务器无论如何优化,无论采用多好的硬件,总会有性能天花板,当单服务器的性能无法满足业务需求时,就需要把多台服务器组成集群系统提高整体的处理性能。
基于上述需求,我们要使用统一的流量入口来对外提供服务,本质上就是需要一个流量调度器,通过均衡的算法,将用户大量的请求流量均衡地分发到集群中不同的服务器上。这其实就是我们今天要说的负载均衡
广义上的负载均衡器大概可以分为 3 类,包括:DNS 方式实现负载均衡、硬件负载均衡、软件负载均衡。
一、DNS 实现负载均衡
这个负载均衡时通过DNS来的,因为DNS解析同一个域名可以返回不同的ip。所以例如哈尔滨的人访问百度就返回距离他近的那个机房的IP,海南的人访问百度就返回距离他近的那个机房的IP。所以主要是用来实现地理级别的负载均衡。
DNS 实现负载均衡是最基础简单的方式。一个域名通过 DNS 解析到多个 IP,每个 IP 对应不同的服务器实例,这样就完成了流量的调度,虽然没有使用常规的负载均衡器,但实现了简单的负载均衡功能。
通过 DNS 实现负载均衡的方式,最大的优点就是实现简单,成本低,无需自己开发或维护负载均衡设备,不过存在一些缺点:
1、服务器故障切换延迟大,服务器升级不方便。我们知道 DNS 与用户之间是层层的缓存,即便是在故障发生时及时通过 DNS 修改或摘除故障服务器,但中间经过运营商的 DNS 缓存,且缓存很有可能不遵循 TTL 规则,导致 DNS 生效时间变得非常缓慢,有时候一天后还会有些许的请求流量。
2、流量调度不均衡,粒度太粗。DNS 调度的均衡性,受地区运营商 LocalDNS 返回 IP 列表的策略有关系,有的运营商并不会轮询返回多个不同的 IP 地址。另外,某个运营商 LocalDNS 背后服务了多少用户,这也会构成流量调度不均的重要因素。
3、流量分配策略太简单,支持的算法太少。DNS 一般只支持 rr 的轮询方式,流量分配策略比较简单,不支持权重、Hash 等调度算法。
4、DNS 支持的 IP 列表有限制。我们知道 DNS 使用 UDP 报文进行信息传递,每个 UDP 报文大小受链路的 MTU 限制,所以报文中存储的 IP 地址数量也是非常有限的,阿里 DNS 系统针对同一个域名支持配置 10 个不同的 IP 地址。
实际上生产环境中很少使用这种方式来实现负载均衡,毕竟缺点很明显。文中之所以描述 DNS 负载均衡方式,是为了能够更清楚地解释负载均衡的概念。
像 BAT 体量的公司一般会利用 DNS 来实现地理级别的全局负载均衡,实现就近访问,提高访问速度,这种方式一般是入口流量的基础负载均衡,下层会有更专业的负载均衡设备实现的负载架构。
二、硬件负载均衡
硬件负载均衡就是用一个硬件一个基础网络设备,类似我们的交换机啊这样的硬件,来实现负载均衡。常见的硬件有F5、A10。
这类设备性能强劲、功能强大,但价格非常昂贵,一般只有土豪公司才会使用此类设备,中小公司一般负担不起,业务量没那么大,用这些设备也是挺浪费的。
硬件负载均衡的优点:
功能强大:全面支持各层级的负载均衡,支持全面的负载均衡算法。
性能强大:性能远超常见的软件负载均衡器。
稳定性高:商用硬件负载均衡,经过了良好的严格测试,经过大规模使用,稳定性高。
安全防护:还具备防火墙、防 DDoS 攻击等安全功能,以及支持 SNAT 功能。
硬件负载均衡的缺点也很明显:
价格贵;
扩展性差,无法进行扩展和定制;
调试和维护比较麻烦,需要专业人员。
三、软件负载均衡
软件负载均衡是最常见的,大小公司都需要用到它。
软件负载均衡是通过负载均衡功能的软件来实现负载均衡,常见的软件有LVS、Nginx、HAProxy。
软件负载负载均衡又分四层和七层负载均衡,四层负载均衡就是在网络层利用IP地址端口进行请求的转发,基本上就是起个转发分配作用。而七层负载均衡就是可以根据访问用户的HTTP请求头、URL信息将请求转发到特定的主机。LVS为四层负载均衡。Nginx、HAProxy可四可七。
软件负载均衡的优点在于便宜而且简单灵活,就买个主机,装下软件,配置一下就能用了,配置也很简单对于一般小型企业,或者并发量不高的企业来说就够用了。而且在高峰期时容易扩容。
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