负载均衡-4层和7层对比

Posted 2022-04-15 Amcong

     

       按照七层网络协议栈的层划分，负载均衡设备（软件）可以划分为 四层负载均衡和七层负载均衡；其中，四层是基于IP+Port，它能够对报文按照IP进行分发；七层是基于URL地址的服务器负载均衡，它能够针对七层报文内容进行解析，并根据其中的关键字进行逐包转发。

       四层负载均衡的典型代表是LVS，而七层负载均衡的典型代表则为nginx和HAproxy（其中HAproxy既可以做4层负载均衡又可以做七层负载均衡）。

       首先以常见的LVS DR模式来说明四层负载均衡的工作流程：

     如上图所示，LVS DR 四层负载均衡工作流程为：

    1. 客户端向负载均衡设备发出请求，源地址为客户端IP地址，目的地址为整个集群的VIP地址；

    2. 交换机转发客户端请求；

    3. LVS负载均衡器利用自带的算法（云眸为wrr）进行算法调度，将请求转发到后端的某一台真实Web服务器；

    4. 此时请求报文的源地址仍然为客户端的IP地址，目的地址为集群Vip地址，但是MAC地址已经被LVS负载均衡服务器更改为后端真实服务器的MAC地址；

    5. 后端真实Web服务器发出响应，源地址为集群Vip地址，目的地址为客户端IP地址，不通过LVS负载均衡服务器（报文仍然要通过交换机）直接与客户端发生联系并回应客户端最初发出的HTTP请求。

     然后再以常用的Nginx来举例说明七层负载均衡器的工作流程：

   如上图所示。七层负载均衡的工作流程如下：

    1. 客户端向Nginx发出请求，源地址为客户端ip地址，目的地址为集群VIP地址；

    2. 交换机转发请求；

    3. Nginx利用自身算法（如 rr wrr ip_hash）进行调度；

    4. 建立TCP连接，将客户端的请求发送到后端真实web服务器，此时源地址为客户端ip，目的地址为真实web服务的ip地址；

    5. Nginx向后端真实web服务器发出请求；

    6. 后端真实web服务器发出响应，此时源地址为后端真实服务器IP地址，目的地址为客户端IP地址；

    7. 报文经过Nginx时，源地址被还原为集群VIP地址，目的地址仍然为客户端IP地址。

     总结：

     四层负载均衡的优势在于面对大流量冲击的时候，报文只是单方面经过负载均衡器，负载均衡服务器的负担相对很小，不易成为网站或者系统的瓶颈；

     七层负载均衡在分流过程中能够对应用层协议进行深度识别，带来了更精细化均衡的可能；再加上http协议应用广泛，所以七层负载均衡的商用能力更强；而四层负载均衡因无法对七层业务实现内容转发，所以当前主流业务均采用 LVS+Nginx的方式进行负载均衡，从而充分利用两种的优势！