架构 | 笔记5

如下内容来之https://time.geekbang.org/column/article/6463 学习笔记：

20 | 高性能负载均衡：分类及架构

　　负载均衡分类常见的负载均衡系统包括 3 种：DNS 负载均衡、硬件负载均衡和软件负载均衡。

　　DNS 负载均衡: DNS 是最简单也是最常见的负载均衡方式，一般用来实现地理级别的均衡。例如，北方的用户访问北京的机房，南方的用户访问深圳的机房。

　　　　优点有：简单、成本低 ; 就近访问，提升访问速度：

　　　　缺点有：更新不及时：DNS 缓存的时间比较长。扩展性差： 控制权在域名商那里。分配策略比较简单：不能区分服务器的差异（不能根据系统与服务的状态来判断负载）。

　　硬件负载均衡：目前业界典型的硬件负载均衡设备有两款：F5 和 A10。这类设备性能强劲、功能强大，但价格都不便宜，一般只有“土豪”公司才会考虑使用此类设备；

　　　　优点有：

　　　　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，支持全局负载均衡。

　　　　性能强大：对比一下，软件负载均衡支持到 10 万级并发已经很厉害了，硬件负载均衡可以支持 100 万以上的并发。

　　　　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：硬件均衡设备除具备负载均衡功能外，还具备防火墙、防 DDoS 攻击等安全功能。

　　　　缺点有：

　　　　价格昂贵：最普通的一台 F5 就是一台“马 6”，好一点的就是“Q7”了。

　　　　扩展力差：硬件设备，可以根据业务进行配置，但无法进行扩展和定制。

　　软件负载均衡：通过负载均衡软件来实现，常见的有 Nginx （7层）和 LVS（4层），Nginx 支持 HTTP、E-mail 协议；而 LVS 是 4 层负载均衡，和协议无关，几乎所有应用都可以做，例如，聊天、数据库等。

　　　　软件和硬件的最主要区别就在于性能，硬件负载均衡性能远远高于软件负载均衡性能。

　　　　Nginx 的性能是万级，一般的 Linux 服务器上装一个 Nginx 大概能到 5 万 / 秒；

　　　　LVS 的性能是十万级，据说可达到 80 万 / 秒；

　　　　而 F5 性能是百万级，从 200 万 / 秒到 800 万 / 秒都有（数据来源网络，仅供参考，如需采用请根据实际业务场景进行性能测试）。

　　　　当然，软件负载均衡的最大优势是便宜，一台普通的 Linux 服务器批发价大概就是 1 万元左右，相比 F5 的价格，那就是自行车和宝马的区别了。

　　　　

 

　　　　缺点有：性能一般：一个 Nginx 大约能支撑 5 万并发。功能没有硬件负载均衡那么强大。一般不具备防火墙和防 DDoS 攻击等安全功能。

　　　　结论：组合使用。具体来说，组合的基本原则为：DNS 负载均衡用于实现地理级别的负载均衡；硬件负载均衡用于实现集群级别的负载均衡；软件负载均衡用于实现机器级别的负载均衡。

    

 

21 | 高性能负载均衡：算法

　　任务平分类：负载均衡系统将收到的任务平均分配给服务器进行处理，这里的“平均”可以是绝对数量的平均，也可以是比例或者权重上的平均。

　　　　轮询        是最简单的一个策略，无须关注服务器本身的状态（只要服务器在运行，运行状态是不关注的）

　　　　加权轮询 是一种特殊轮询，解决了不同服务器处理能力有差异的问题，但同样存在无法根据服务器的状态差异进行任务分配的问题。 

　　负载均衡类（服务器的角度）：根据服务器的负载来进行分配，并不一定是通常意义上的“CPU 负载”，而是系统当前的压力，CPU 负载，也可以用连接数、I/O 使用率、网卡吞吐量等来衡量系统压力。

　　　　负载最低优先的算法解决了轮询算法中无法感知服务器状态的问题，代价是复杂度大幅上升，

　　　　轮询可能5 行代码就能实现的算法，而负载最低优先算法可能要 1000 行才能实现，甚至需要负载均衡系统和服务器都要开发代码

　　性能最优类（客户端的角度）：负载均衡系统根据服务器的响应时间来进行任务分配，优先将新任务分配给响应最快的服务器。

　　　　性能最优优先类算法本质上也是感知了服务器的状态，只是通过响应时间这个外部标准来衡量服务器状态而已。因此存在的问题和负载最低优先类算法类似，复杂度都很高

　　Hash 类：负载均衡系统根据任务中的某些关键信息进行 Hash 运算，将相同 Hash 值的请求分配到同一台服务器上。常见的有源地址 Hash、目标地址 Hash、session id hash、用户 ID Hash 等。