三种负载均衡器的对比

Posted 2021-12-18

什么是负载均衡

??负载均衡（Load Balance）建立在现有网络结构之上，提供了一种廉价有效且透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。负载均衡有两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上做并行处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提高。
简单讲就是：

1. 将大量的并发处理转发给后端多个节点处理，减少工作响应时间；
2. 将单个繁重的工作转发给后端多个节点处理，处理完再返回给负载均衡中心，在返回给用户。

负载均衡的优点

1. 可以在对用户无感知的情况下，做Web服务器的动态水平扩展
2. 解决单机故障，增加业务并发访问及处理能力
3. 降低公网IP地址，节省IP支出成本
4. 配置简单，有固定格式的配置文件
5. 功能丰富，支持四层和七层负载，对四层性能更好，支持动态下线主机
6. 隐藏内部服务器IP，提高内部服务器的安全性
7. 性能强，并发数可达数万至数十万

四层负载均衡

??基于IP+端口的负载均衡：从传输层开始是，使用“ip + port”接受请求，在转发到对应的服务器。

七层负载均衡

??基于虚拟的URL或主机IP的负载均衡：在四层负载均衡的基础上，通过应用层协议实现负载均衡。

常见负载均衡的软硬件

四层负载均衡

1. LVS
2. HAProxy
3. nginx

七层负载均衡

1. HAProxy
2. Nginx

硬件负载均衡

1. F5
2. Netscaler

LVS、Nginx、HAProxy的区别

LVS

1. 抗负载能力强。抗负载能力强、性能高，能达到F5硬件的60%；对内存和cpu资源消耗比较低
2. 工作在网络4层，通过vrrp协议转发（仅作分发之用），具体的流量由linux内核处理，因此没有流量的产生。
3. 稳定性、可靠性好，自身有完美的热备方案；（如：LVS+Keepalived）
4. 应用范围比较广，可以对所有应用做负载均衡；
5. 不支持正则处理，不能做动静分离。
6. 支持负载均衡算法：rr（轮循）、wrr（带权轮循）、lc（最小连接）、wlc（权重最小连接）
7. 配置 复杂，对网络依赖比较大，稳定性很高。

Ngnix：

1. 工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名、目录结构；
2. Nginx对网络的依赖比较小，理论上能ping通就就能进行负载功能；
3. Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便；
4. 也可以承担高的负载压力且稳定，一般能支撑超过1万次的并发；
5. 对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测。
6. Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载；
7. Nginx仅能支持http、https和Email协议，这样就在适用范围较小。
8. 不支持Session的直接保持，但能通过ip_hash来解决。
9. 支持负载均衡算法：Round-robin（轮循）、Weight-round-robin（加权轮循）、Ip-hash（Ip哈希）
10. Nginx还能做Web服务器即Cache功能。

HAProxy的特点是：

1. TCP（四层）和HTTP（七层）做反向代理，支持虚拟主机
2. 可平衡负载至后端服务器，并支持持久连接
3. 支持基于cookie进行调度
4. 支持所有主服务器故障切换至备用服务器
5. 支持专用端口实现监控服务
6. 支持不影响现有连接情况下停止接受新连接请求
7. 可以在双向添加，修改或删除HTTP报文首部
8. 支持基于pattern实现连接请求的访问控制
9. 通过特定的URI为授权用户提供详细的状态信息
10. 可以针对HTTP请求添加cookie，进行路由后端服务器

三大主流软件负载均衡器适用业务场景：

1. 网站建设初期，可以选用Nigix/HAproxy作为反向代理负载均衡（或者流量不大都可以不选用负载均衡），因为其配置简单，性能也能满足一般的业务场景。如果考虑到负载均衡器是有单点问题，可以采用Nginx+Keepalived/HAproxy+Keepalived避免负载均衡器自身的单点问题。
2. 网站并发达到一定程度之后，为了提高稳定性和转发效率，可以使用LVS、毕竟LVS比Nginx/HAproxy要更稳定，转发效率也更高。不过维护LVS对维护人员的要求也会更高，投入成本也更大。