阿里云负载均衡产品简介

Posted 2021-04-15 比特蚂蚁

一、什么是负载均衡

负载均衡（Server Load Balancer）是将访问流量根据转发策略分发到后端多台云服务器（ECS实例）的流量 分发控制服务。负载均衡扩展了应用的服务能力，增强了应用的可用性。

负载均衡默认检查云服务器池中的ECS实例的健康状态，自动隔离异常状态的ECS实例，消除了单台ECS实例的 单点故障，提高了应用的整体服务能力。此外，负载均衡还具备抗DDoS攻击的能力，增强了应用服务的防护 能力。

 

二、负载均衡的组成部分

负载均衡由以下三个部分组成：

 

1、负载均衡实例 （Server Load Balancer instances）

一个负载均衡实例是一个运行的负载均衡服务，用来接收流量并将其分配给后端服务器。要使用负载均衡服务，您必须创建一个负载均衡实例，并至少添加一个监听和两台ECS实例。

2、监听 （Listeners）

监听用来检查客户端请求并将请求转发给后端服务器。监听也会对后端服务器进行健康检查。

3、后端服务器（Backend  Servers）

一组接收前端请求的ECS实例。您可以单独添加ECS实例到服务器池，也可以通过虚拟服务器组或主 备服务器组来批量添加和管理。

如下图所示，来自客户端的请求经过负载均衡实例后，监听会将请求根据配置的监听规则分发给后端 添加的ECS实例处理。

三、负载均衡优势

 

1、高可用

采用全冗余设计，无单点，支持同城容灾。搭配DNS可实现跨地域容灾，可用性高达99.95%。 根据应用负载进行弹性扩容，在流量波动情况下不中断对外服务。

 

2、低成本

与传统硬件负载均衡系统高投入相比，成本可下降60%。

 

3、安全

阿里云对开源四层负载均衡LVS的管理软件Keepalived进行了全面优化，使得基于LVS的四层负载均衡具备接近于实时防御的能力。结合云盾，可提供5G以下的防DDOS攻击能力。

 

采用Tengine作为负载均衡基础模块的七层负载均衡具备多维度的CC攻击防御能力。

 

 

四、基础架构

负载均衡采用集群部署，可实现会话同步，以消除服务器单点故障，提升冗余，保证服务的稳定性。阿里云当前提供四层（TCP协议和UDP协议）和七层（HTTP和HTTPS协议）的负载均衡服务。

 

四层采用开源软件LVS（Linux Virtual Server）+ keepalived的方式实现负载均衡，并根据云计算需求对其进行了个性化定制。

 

七层采用Tengine实现负载均衡。Tengine是由淘宝网发起的Web服务器项目，它在nginx的基础上，针对有大访问量的网站需求，添加了很多高级功能和特性。

 

 

如下图所示，各个地域的四层负载均衡实际上是由多台LVS机器部署成一个LVS集群来运行的。采用集群部署模 式极大地保证了异常情况下负载均衡服务的可用性、稳定性与可扩展性。

LVS集群内的每台LVS都会进行会话，通过组播报文同步到该集群内的其它LVS机器上，从而实现LVS集群内各 台机器间的会话同步。如下图所示，当客户端向服务端传输三个数据包后，在LVS1上建立的会话A开始同步到 其它LVS机器上。图中实线表示现有的连接，图中虚线表示当LVS1出现故障或进行维护时，这部分流量会走到 一台可以正常运行的机器LVS2上。因而负载均衡集群支持热升级，并且在机器故障和集群维护时最大程度对用 户透明，不影响用户业务。

注意：对于连接未建立（三次握手未完成），或者已建立连接但未触发会话同步机制，热升级不保证连接不中 断，需要依靠客户端重新发起连接。

五、功能概述

 

阿里云负载均衡服务提供以下功能：

 

1、协议支持

当前提供四层（TCP协议和UDP协议）和七层（HTTP和HTTPS协议）的负载均衡服务。

 

2、健康检查

支持对后端ECS实例进行健康检查。负载均衡服务会自动屏蔽异常状态的ECS实例，待该ECS实例恢复 正常后自动解除屏蔽。

 

3、会话保持

提供会话保持功能。在会话的生命周期内，可以将同一客户端的会话请求转发到同一台后端ECS实例 上。

 

4、调度算法

    支持轮询、加权轮询（WRR）、加权最小连接数（WLC）三种调度算法。

    轮询：按照访问次数依次将外部请求依序分发到后端ECS实例上。

加权轮询：用户可以对每台后端服务器设置权重值。权重值越高的服务器，被轮询到的次数（概率）也越高。

加权最小连接数：除了根据对每台后端服务器设定的权重值来进行轮询，同时还考虑后端服 务器的实际负载（即连接数）。当权重值相同时，当前连接数越小的后端服务器被轮询到的 次数（概率）也越高。

 

5、域名URL转发

针对七层协议（HTTP协议和HTTPS协议），支持按设定的访问域名和URL将请求转发到不同的虚拟服 务器组。

 

6、多可用区

支持在指定可用区创建负载均衡实例。在多可用区部署的地域还支持主备可用区，当主可用区出现故 障时，负载均衡可自动切换到备可用区上提供服务。

 

7、访问控制

通过添加负载均衡监听的访问白名单，仅允许特定IP访问负载均衡服务。

 

8、安全防护

结合云盾，可提供5G以下的防DDoS攻击能力。

 

9、证书管理

针对HTTPS协议，提供统一的证书管理服务。证书无需上传到后端ECS实例，解密处理在负载均衡上 进行，降低后端ECS实例的CPU开销。

 

10、带宽控制

支持根据监听设置其对应服务所能达到的带宽峰值。

 

11、实例类型

公网类型的负载均衡默认使用经典网络；私网类型的负载均衡服务可以选择使用经典网络或专有网络。

12、监控

提供丰富的监控数据，实时了解负载均衡运行状态。

 

13、管理方式

提供控制台、API、SDK多种管理方式。

六、应用场景

 

负载均衡主要应用于以下场景中：

 

场景一：应用于高访问量的业务

如果您的应用访问量很高，您可以通过配置监听规则将流量分发到不同的ECS实例上。此外，您可以使用会话 保持功能将同一客户端的请求转发到同一台后端ECS，提高访问效率。

 

场景二：横向扩张系统

您可以根据业务发展的需要，通过随时添加和移除ECS实例来扩展应用系统的服务能力，适用于各种Web服务 器和App服务器。

 

场景三：消除单点故障

您可以在负载均衡实例下添加多台ECS实例。当其中一部分ECS实例发生故障后，负载均衡会自动屏蔽故障的 ECS实例，将请求分发给正常运行的ECS实例，保证应用系统仍能正常工作。

 

场景四：同城容灾 （多可用区容灾）

为了提供更加稳定可靠的负载均衡服务，阿里云负载均衡已在各地域部署了多可用区以实现同地域容灾。当主 可用区出现机房故障或不可用时，负载均衡仍然有能力在非常短的时间内（大约30s中断）切换到另外一个备可 用区恢复服务能力；当主可用区恢复时，负载均衡同样会自动切换到主可用区提供服务。

使用负载均衡时，您可以将负载均衡实例部署在支持多可用区的地域以实现同城容灾。此外，建议您结合自身 的应用需要，综合考虑后端服务器的部署。如果您的每个可用区均至少添加了一台ECS实例，那么此种部署模 式下的负载均衡服务的效率是最高的。

如下图所示，在负载均衡实例下绑定不同可用区的ECS实例。正常情况下，用户访问流量将转发至主可用区内 的ECS实例；当可用区A发生故障时，用户访问流量将转发至备可用区内的ECS实例。此种部署既可以避免因为 单个可用区的故障而导致对外服务的不可用，也可以通过不同产品间可用区的选择来降低延迟。

如果您采取如下图所示的部署方案，即在负载均衡实例的主可用区下绑定多台ECS实例，而在备可用区没有任 何ECS实例。当主可用区发生故障时会造成业务中断，因为备可用区没有ECS实例来接收请求。这样的部署方式 很明显是以牺牲高可用性为代价来获取低延时。

场景五：跨地域容灾

，暂停对应解析即可实现所有用户访问不受影响。配置详情参考结合云解析实现跨地域负载均衡。

比特蚂蚁

——专注于云计算及云服务器运维技术

http://www.bitmayi.com