对于负载均衡,你了解的有多少?

2020-03-02 18:29:17 来源:亿速云

负载均衡,英文名称为“Load Balance”,其含义就是指将负载(工作任务)均衡分摊到多个操作单元上进行运行,例如:FTP服务器、Web服务器、企业核心应用服务器和其它主要任务服务器等,从而协同完成工作任务。

负载均衡,构建在原有的网络结构之上,它提供了一种透明且廉价有效的方法扩展服务器和网络设备的带宽,加强网络数据处理能力,增加吞吐量,提高网络的可用性和灵活性。

一、 负载均衡的分类

1、 软/硬件负载均衡

软件负载均衡解决方案是指在一台或多台服务器相应的操作系统上安装一个或多个附加软件来实现负载均衡,如DNS Load Balance等,它的优点是基于特定环境,配置简单,使用灵活,成本低廉,可以满足一般的负载均衡需求。

软件解决方案缺点也较多,因为每台服务器上安装额外的软件运行会消耗系统不定量的资源,越是功能强大的模块,消耗得越多,所以当连接请求特别大的时候,软件本身会成为服务器工作成败的一个关键;软件可扩展性并不是很好,受到操作系统的限制;由于操作系统本身的Bug,往往会引起安全问题。

硬件负载均衡解决方案是直接在服务器和外部网络间安装负载均衡设备,这种设备通常称之为负载均衡器,由于专门的设备完成专门的任务,独立于操作系统,整体性能得到大量提高,加上多样化的负载均衡策略,智能化的流量管理,可达到最佳的负载均衡需求。

负载均衡器有多种多样的形式,除了作为独立意义上的负载均衡器外,有些负载均衡器集成在交换设备中,置于服务器与Internet链接之间,有些则以两块网络适配器将这一功能集成到PC中,一块连接到Internet上,一块连接到后端服务器群的内部网络上。一般而言,硬件负载均衡在功能、性能上优于软件方式,不过成本昂贵。

2、 本地/全局负载均衡

负载均衡从其应用的地理结构上分为本地负载均衡(Local Load Balance)和全局负载均衡(Global Load Balance),本地负载均衡针对本地范围的服务器群做负载均衡,全局负载均衡针对不同地理位置、不同网络结构的服务器群做负载均衡。

本地负载均衡不需要花费高额成本购置高性能服务器,只需利用现有设备资源,就可有效避免服务器单点故障造成数据流量的损失,通常用来解决数据流量过大、网络负荷过重的问题。同时它拥有形式多样的均衡策略把数据流量合理均衡的分配到各台服务器。如果需要在现在服务器上升级扩充,不需改变现有网络结构、停止现有服务,仅需要在服务群中简单地添加一台新服务器。

全局负载均衡主要解决全球用户只需一个域名或IP地址就能访问到离自己距离最近的服务器获得最快的访问速度,它在多区域都拥有自己的服务器站点,同时也适用于那些子公司站点分布广的大型公司通过企业内部网(Intranet)达到资源合理分配的需求。

全局负载均衡具备的特点:
1、提高服务器响应速度,解决网络拥塞问题,达到高质量的网络访问效果。
2、能够远距离为用户提供完全的透明服务,真正实现与地理位置无关性。
3、能够避免各种单点失效,既包括数据中心、服务器等的单点失效,也包括专线故障引起的单点失效。

二、 目前几种常见的主要负载均衡方案介绍

1、 HTTP重定向负载均衡

这种负载均衡方式仅适合WEB服务器。用户发出请求时,负载均衡服务器会根据HTTP请求,重新计算出实际的WEB服务器地址,通过302重定向相应发送给用户浏览器。用户浏览器再根据302响应信息,对实际的WEB服务器发出请求。HTTP重定向方案有点是比较简单,缺点是性能比较差,需要2次请求才能返回实际结果,还有就是仅适合HTTP服务器使用。

2、 DNS域名解析负载均衡

在DNS中存储了一个域名的多个主机地址,每次域名解析请求,都可以根据负载均衡算法返回一个不同的IP地址。这样多个WEB服务器就构成了一个集群,并由DNS服务器提供了负载均衡服务。DNS域名解析负载均衡的优点是由DNS来完成负载均衡工作,服务本身不用维护负载均衡服务器的工作。缺点也是,由于负载均衡服务器不是自己维护,没法做精细控制,而且DNS在客户端往往带有缓存,服务器的变更很难及时反映到客户端上。

3、反向代理负载均衡

反向代理服务器位于实际的服务器之前,他能够缓存服务器响应,加速访问,同时也启到了负载均衡服务器的效果。反向代理服务器解析客户端请求,根据负载均衡算法转发到不同的后台服务器上。用户和后台服务器之间不再有直接的链接。请求,响应都由反向代理服务器进行转发。优点是和负载均衡服务集成在一起,部署简单。缺点是所有的请求回应都需要经过反向代理服务器。其本身可能会成为性能的瓶颈。著名的Nginx服务器就可以部署为反向代理服务器,实现WEB应用的负载均衡。

4、数据链路层负载均衡

数据链路层负载均衡,顾名思义,就是工作在TCP/IP协议最底层的数据链路层,进行负载均衡。我们常用的以太网中,在这一层主要采用数据帧进行通信,每个网卡都具有唯一的MAC地址,数据帧用MAC地址来标识数据的来源与目的地。数据链路层负载均衡通过修改数据包的MAC地址,实现负载均衡。

这种数据传输方式又称为三角传输,负载均衡数据分发过程中不修改IP地址,只修改目的MAC地址,通过配置真实物理服务器集群所有机器虚拟IP和负载均衡服务器IP一致,从而达到不修改数据包的源地址和目的地址就可以进行数据分发的目的,由于实际处理请求的真实物理服务器IP和数据请求目的IP一致,不需要通过负载均衡服务器进行地址交换,可将响应数据包直接返回给用户,避免负载均衡服务器网卡带宽成为瓶颈。这种负载均衡方式又称之为直接路由方式(DR).

数据链路层负载均衡是目前使用最广泛的一种负载均衡方式。基于数据链路层的负载均衡虽然有非常好的性能,但是对网络拓扑也有比较大的限制,负载均衡服务器和后台服务器必须处于同一网络环境中才可以。

亿速云在2020农历庚子鼠年春节期间上线了“负载均衡(SLB)”的新产品和服务,具有“高性能、高稳定性、低成本和安全”等特点。

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