Web負載均衡

Web負載均衡

Web負載均衡（Load Balancing），簡單地說就是給我們的服務器集群分配“工作任務”，而采用恰當的分配方式，對于保護處于后端的Web服務器來說，非常重要。

?

負載均衡的策略有很多，我們從簡單的講起哈。

1.?HTTP重定向

當用戶發(fā)來請求的時候，Web服務器通過修改HTTP響應頭中的Location標記來返回一個新的url，然后瀏覽器再繼續(xù)請求這個新url，實際上就是頁面重定向。通過重定向，來達到“負載均衡”的目標。例如，我們在下載PHP源碼包的時候，點擊下載鏈接時，為了解決不同國家和地域下載速度的問題，它會返回一個離我們近的下載地址。重定向的HTTP返回碼是302，如下圖：

?

如果使用PHP代碼來實現這個功能，方式如下：

?

這個重定向非常容易實現，并且可以自定義各種策略。但是，它在大規(guī)模訪問量下，性能不佳。而且，給用戶的體驗也不好，實際請求發(fā)生重定向，增加了網絡延時。

2. 反向代理負載均衡

反向代理服務的核心工作主要是轉發(fā)HTTP請求，扮演了瀏覽器端和后臺Web服務器中轉的角色。因為它工作在HTTP層（應用層），也就是網絡七層結構中的第七層，因此也被稱為“七層負載均衡”?？梢宰龇聪虼淼能浖芏啵容^常見的一種是Nginx。

?

Nginx是一種非常靈活的反向代理軟件，可以自由定制化轉發(fā)策略，分配服務器流量的權重等。反向代理中，常見的一個問題，就是Web服務器存儲的session數據，因為一般負載均衡的策略都是隨機分配請求的。同一個登錄用戶的請求，無法保證一定分配到相同的Web機器上，會導致無法找到session的問題。

解決方案主要有兩種：

1. 配置反向代理的轉發(fā)規(guī)則，讓同一個用戶的請求一定落到同一臺機器上（通過分析cookie），復雜的轉發(fā)規(guī)則將會消耗更多的CPU，也增加了代理服務器的負擔。
2. 將session這類的信息，專門用某個獨立服務來存儲，例如redis/memchache，這個方案是比較推薦的。

反向代理服務，也是可以開啟緩存的，如果開啟了，會增加反向代理的負擔，需要謹慎使用。這種負載均衡策略實現和部署非常簡單，而且性能表現也比較好。但是，它有“單點故障”的問題，如果掛了，會帶來很多的麻煩。而且，到了后期Web服務器繼續(xù)增加，它本身可能成為系統(tǒng)的瓶頸。

3. IP負載均衡

IP負載均衡服務是工作在網絡層（修改IP）和傳輸層（修改端口，第四層），比起工作在應用層（第七層）性能要高出非常多。原理是，他是對IP層的數據包的IP地址和端口信息進行修改，達到負載均衡的目的。這種方式，也被稱為“四層負載均衡”。常見的負載均衡方式，是LVS（Linux Virtual Server，Linux虛擬服務），通過IPVS（IP Virtual Server，IP虛擬服務）來實現。

?

在負載均衡服務器收到客戶端的IP包的時候，會修改IP包的目標IP地址或端口，然后原封不動地投遞到內部網絡中，數據包會流入到實際Web服務器。實際服務器處理完成后，又會將數據包投遞回給負載均衡服務器，它再修改目標IP地址為用戶IP地址，最終回到客戶端。?

?

上述的方式叫LVS-NAT，除此之外，還有LVS-RD（直接路由），LVS-TUN（IP隧道），三者之間都屬于LVS的方式，但是有一定的區(qū)別，篇幅問題，不贅敘。

IP負載均衡的性能要高出Nginx的反向代理很多，它只處理到傳輸層為止的數據包，并不做進一步的組包，然后直接轉發(fā)給實際服務器。不過，它的配置和搭建比較復雜。

4. DNS負載均衡

DNS（Domain Name System）負責域名解析的服務，域名url實際上是服務器的別名，實際映射是一個IP地址，解析過程，就是DNS完成域名到IP的映射。而一個域名是可以配置成對應多個IP的。因此，DNS也就可以作為負載均衡服務。

?

這種負載均衡策略，配置簡單，性能極佳。但是，不能自由定義規(guī)則，而且，變更被映射的IP或者機器故障時很麻煩，還存在DNS生效延遲的問題。?

5. DNS/GSLB負載均衡

我們常用的CDN（Content Delivery Network，內容分發(fā)網絡）實現方式，其實就是在同一個域名映射為多IP的基礎上更進一步，通過GSLB（Global Server Load Balance，全局負載均衡）按照指定規(guī)則映射域名的IP。一般情況下都是按照地理位置，將離用戶近的IP返回給用戶，減少網絡傳輸中的路由節(jié)點之間的跳躍消耗。?