十八：高性能负载均衡--分类及架构

• 单服务器无论如何优化，无论采用多好的硬件，总会有一个性能天花板，当单服务器的性能无法满足业务需求时，就必要设计高性能集群来提升体系整体的处置惩罚性能
  
• 高性能集群的本质很简朴，通过增长更多的服务器来提升体系整体的盘算能力。由于盘算自己存在一个特点：同样的输入数据和逻辑，无论在哪台服务器上执行，都应该得到相同的输出。因此高性能集群设计的复杂度主要表现在任务分配这部门，必要设计公道的任务分配计谋，将盘算任务分配到多台服务器上执行
  
• 高性能集群的复杂性主要表现在必要增长一个任务分配器，以及为任务选择一个符合的任务分配算法
  
• 常见的负载均衡体系包罗3种：DNS负载均衡、硬件负载均衡和软件负载均衡
  
• DNS负载均衡
  
  
  • DNS是最简朴也是最常见的负载均衡方式，一样平常用来实现地理级别的均衡
    
  • 例如，北方的用户访问北京的机房，南方的用户访问深圳的机房。DNS负载均衡的本质是DNS解析同一个域名可以返回差别的IP地址。例如，同样是www.baidu.com，北方用户解析后获取的地址是61.135.165.224（这是北京机房的IP），南方用户解析后获取的地址是14.215.177.38（这是深圳机房的IP）
    
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  • DNS负载均衡实现简朴、成本低，但也存在粒度太粗、负载均衡算法少等缺点
    
  • 优点：
    
    
    
    • 简朴、成本低：负载均衡工作交给DNS服务器处置惩罚，无须自己开发大概维护负载均衡设备。
      
    • 就近访问，提升访问速度：DNS解析时可以根据请求来源IP，解析成距离用户最近的服务器地址，可以加快访问速度，改善性能。
      
    
    
  • 缺点：
    
    
    
    • 更新不及时：DNS缓存的时间比较长，修改DNS配置后，由于缓存的原因，照旧有很多用户会继承访问修改前的IP，这样的访问会失败，达不到负载均衡的目标，并且也影响用户正常利用业务。
      
    • 扩展性差：DNS负载均衡的控制权在域名商那里，无法根据业务特点针对其做更多的定制化功能和扩展特性
      
    • 分配计谋比较简朴：DNS负载均衡支持的算法少；不能区分服务器的差异（不能根据体系与服务的状态来判断负载）；也无法感知后端服务器的状态。
      
    
    
  
  
• 硬件负载均衡
  
  
  • 硬件负载均衡是通过单独的硬件设备来实现负载均衡功能，这类设备和路由器、交换机雷同，可以明白为一个用于负载均衡的基础网络设备。目前业界典范的硬件负载均衡设备有两款：F5和A10。这类设备性能强劲、功能强盛，但代价都不便宜。业务量没那么大，用这些设备也是浪费。
    
  • 硬件负载均衡的优点是
    
    
    • 功能强盛：全面支持各层级的负载均衡，支持全面的负载均衡算法，支持全局负载均衡
      
    • 性能强盛：对比一下，软件负载均衡支持到10万级并发已经很厉害了，硬件负载均衡可以支持100万以上的并发
      
    • 稳固性高：商用硬件负载均衡，颠末了良好的严格测试，颠末大规模利用，稳固性高
      
    • 支持安全防护：硬件均衡设备除具备负载均衡功能外，还具备防火墙、防DDoS攻击等安全功能
      
    
    
  • 硬件负载均衡的缺点是：
    
    
    • 代价昂贵
      
    • 扩展能力差：硬件设备，可以根据业务进行配置，但无法进行扩展和定制
      
    
    
  
  
• 软件负载均衡
  
  
  • 软件负载均衡通过负载均衡软件来实现负载均衡功能，常见的有Nginx和LVS，其中Nginx是软件的7层负载均衡，LVS是Linux内核的4层负载均衡。4层和7层的区别就在于协媾和机动性，Nginx支持HTTP、E-mail协议；而LVS是4层负载均衡，和协议无关，险些所有应用都可以做，例如，聊天、数据库等。
    
  • 软件和硬件的最主要区别就在于性能，硬件负载均衡性能远远高于软件负载均衡性能。Nginx的性能是万级，一样平常的Linux服务器上装一个Nginx大概能到5万/秒；LVS的性能是十万级，听说可达到80万/秒；而F5性能是百万级，从200万/秒到800万/秒都有。固然，软件负载均衡的最大上风是便宜，一台普通的Linux服务器批发价大概就是1万元左右
    
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  • 软件负载均衡的优点：
    
    
    
    • 简朴：无论是摆设照旧维护都比较简朴。
      
    • 便宜：只要买个Linux服务器，装上软件即可。
      
    • 机动：4层和7层负载均衡可以根据业务进行选择；也可以根据业务进行比较方便的扩展，例如，可以通过Nginx的插件来实现业务的定制化功能
      
    
    
  • 软件负载均衡的缺点：
    
    
    
    • 性能一样平常：一个Nginx约莫能支持5万并发。
      
    • 功能没有硬件负载均衡那么强盛
      
    • 一样平常不具备防火墙和防DDoS攻击等安全功能
      
    
    
  
  

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