负载均衡在分布式系统是怎么实现的？如何做到负载均衡呢

https://blog.csdn.net/X1021333506/article/details/80975462

 

Nginx详解（正向代理、反向代理、负载均衡原理）https://blog.csdn.net/tsummerb/article/details/79248015

在网站创立初期，我们一般都使用单台机器对台提供集中式服务，但随着业务量越来越大，无论性能还是稳定性上都有了更大的挑战。这时候我们就会想到通过扩容的方式来提供更好的服务。我们一般会把多台机器组成一个集群对外提供服务。然而，我们的网站对外提供的访问入口都是一个的，比如www.taobao.com。那么当用户在浏览器输入www.taobao.com的时候如何将用户的请求分发到集群中不同的机器上呢，这就是负载均衡在做的事情。

 

 

软件负载解决的两个核心问题是：选谁、转发，其中最著名的是LVS（Linux Virtual Server）。

 

负载均衡分类

 

现在我们知道，负载均衡就是一种计算机网络技术，用来在多个计算机（计算机集群）、网络连接、cpu、磁碟驱动器或其它资源中分配负载，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。那么，这种计算机技术的实现方式有多种。大致可以分为以下几种，其中最常用的是四层和七层负载均衡：

 

 

二层负载均衡

 

负载均衡服务器对外依然提供一个VIP（虚IP），集群中不同的机器采用相同IP地址，但机器的MAC地址不一样。当负载均衡服务器接受到请求之后，通过改写报文的目标MAC地址的方式将请求转发到目标机器实现负载均衡。

 

三层负载均衡

 

和二层负载均衡类似，负载均衡服务器对外依然提供一个VIP（虚IP），但集群中不同的机器采用不同的IP地址。当负载均衡服务器接受到请求之后，根据不同的负载均衡算法，通过IP将请求转发至不同的真实服务器。

 

四层负载均衡

 

四层负载均衡工作在OSI模型的传输层，由于在传输层，只有TCP/UDP协议，这两种协议中除了包含源IP、目标IP以外，还包含源端口号及目的端口号。四层负载均衡服务器在接受到客户端请求后，以后通过修改数据包的地址信息（IP+端口号）将流量转发到应用服务器。

 

七层负载均衡

 

七层负载均衡工作在OSI模型的应用层，应用层协议较多，常用http、radius、DNS等。七层负载就可以基于这些协议来负载。这些应用层协议中会包含很多有意义的内容。比如同一个Web服务器的负载均衡，除了根据IP加端口进行负载外，还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。

对于一般的应用来说，有了Nginx就够了。Nginx可以用于七层负载均衡。但是对于一些大的网站，一般会采用DNS+四层负载+七层负载的方式进行多层次负载均衡。

 

 

 

常用负载均衡工具

 

硬件负载均衡性能优越，功能全面，但价格昂贵，一般适合初期或者土豪级公司长期使用。因此软件负载均衡在互联网领域大量使用。常用的软件负载均衡软件有Nginx、LVS、HaProxy等。

Nginx/LVS/HAProxy是目前使用最广泛的三种负载均衡软件。

1、LVS主要用来做四层负载均衡。

 

2、Nginx

 

 

 

Nginx（发音同engine x）是一个网页服务器，它能反向代理HTTP、HTTPS,、SMTP、POP3、IMAP的协议链接，以及一个负载均衡器和一个HTTP缓存。

 

Nginx主要用来做七层负载均衡。

并发性能：官方支持每秒5万并发，实际国内一般到每秒2万并发，有优化到每秒10万并发的。具体性能看应用场景。

 

特点：

• 模块化设计：良好的扩展性，可以通过模块方式进行功能扩展。

• 高可靠性：主控进程和worker是同步实现的，一个worker出现问题，会立刻启动另一个worker。

• 内存消耗低：一万个长连接（keep-alive）,仅消耗2.5MB内存。

• 支持热部署：不用停止服务器，实现更新配置文件，更换日志文件、更新服务器程序版本。

• 并发能力强：官方数据每秒支持5万并发；

• 功能丰富：优秀的反向代理功能和灵活的负载均衡策略

 

Nginx的基本工作模式

 

 

 

一个master进程，生成一个或者多个worker进程。但这里master是使用root身份启动的，因为Nginx要工作在80端口。而只有管理员才有权限启动小于低于1023的端口。master主要是负责的作用只是启动worker，加载配置文件，负责系统的平滑升级。其它的工作是交给worker。那当worker被启动之后，也只是负责一些web最简单的工作，而其它的工作都是由worker中调用的模块来实现的。

模块之间是以流水线的方式实现功能的。流水线，指的是一个用户请求，由多个模块组合各自的功能依次实现完成的。比如：第一个模块只负责分析请求首部，第二个模块只负责查找数据，第三个模块只负责压缩数据，依次完成各自工作。来实现整个工作的完成。

它们是如何实现热部署的呢？是这样的，我们前面说master不负责具体的工作，而是调用worker工作，它只是负责读取配置文件，因此当一个模块修改或者配置文件发生变化，是由master进行读取，因此此时不会影响到worker工作。在master进行读取配置文件之后，不会立即把修改的配置文件告知worker。而是让被修改的worker继续使用老的配置文件工作，当worker工作完毕之后，直接当掉这个子进程，更换新的子进程，使用新的规则。

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。

3、Haproxy主要用来做七层负载均衡。

• 静态负载均衡算法包括：轮询、比率、优先权。

• 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。

 

写在最后：原文链接，非常感谢分享。