负载均衡有哪几种实现方式?


负载均衡是集群的一种应用。通过流量的分摊,从而提高并发处理能力,一般我们指web负载均衡,下面我们去探讨一下负载均衡有多少种方式呢?

首先我们要明确一点:负载均衡是为了解决什么问题?

把用户的请求分发到多太服务器,解决高并发的问题

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1.HTTP 重定向负载均衡

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负载均衡过程如上图:
1、请求到负载均衡服务器;
2、根据均衡算法,返回 403,重定向到实际负责计算的服务器 IP 到浏览器;
3、然后浏览器直接请求实际负责计算的服务器;
4、最后实际负责计算的服务器相应到客户端浏览器;

缺点
1、请求经过两次服务器(负载均衡服务器,实际计算服务器),增加了相应时间;
2、暴露了实际负载的服务器公网 IP 到浏览器,安全性比较低;

Java 实现代码

response.sendRedirct("http://127.0.0.1/service?param=a");

2.DNS 负载均衡

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负载均衡过程如上图
1、用户请求域名,请求到 DNS 服务器;
2、DNS 服务器返回解析的 IP 地址到客户端,并不暴露到浏览器进行重定向;
3、客户端拿到返回的负责计算的服务器 IP,请求服务器;
4、计算服务器返回相应信息;

改进
1、不用每次都请求负载的 IP,可以缓存起来,重复使用,提供性能;
2、DNS 不用暴露实际计算的服务器 IP(不是采用重定向的方式暴露在浏览器,而是做了二次负载均衡,内网的 IP 不会暴露出来),安全性略好;

异地多活采用这种方式,一个 IP 解析到不同区域的 IP,实现第一层的负载均衡,然后基于区域 IP 做二次负载均衡;

3.反向代理负载均衡

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负载均衡过程如上图
1、客户端发起请求到负载均衡服务器,负载均衡服务器根据算法得到负载的 IP;
2、负载均衡服务器构造请求,请求内网负载的计算服务器;
3、计算服务器返回相应结果到负载均衡服务器;
4、负载均衡服务器返回相应结果到客户端;
比如 nginx、apache

缺点
1、基于 HTTP 层做的负载均衡,是一个比较重的协议,效率略低;
2、一般适合比较小的集群,10 + 规模;

4.IP 层负载均衡

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对网络层的 IP 地址进行替换,不需要在 HTTP 层进行工作,直接在操作系统内核的 IP 数据包中替换地址,效率比 HTTP 层反向代理高;

负载均衡过程如上图
1、客户端请求负载均衡服务器;
2、负载均衡服务器修改目的 IP 为内网机器的 IP;
3、内网机器计算完毕,相应的 IP 改为服务器均衡服务器 IP 的内网地址;
4、负载均衡服务器修改相应的 IP 为自己的外网 IP,返回结果到客户端;

缺点
请求和相应都需要经过负载均衡服务器进行 IP 层替换,相应数据会成为后期的瓶颈;

5.数据链路层负载均衡

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解决相应数据量过大效率低的问题,通过修改数据链路层的 mac 地址,IP 使用的是虚拟 IP,来实现负载均衡;

负载均衡过程如上图
1、客户端请求负载均衡服务器;
2、负载均衡服务器替换 mac 地址为计算服务器,IP 为负载均衡服务器 IP;
3、计算服务器直接响应数据到客户端;

这种负载均衡方式吞吐量最高,大型互联网公司都是采用这种负载均衡的方式;
LVS 负载均衡(Linux Virtual Server)是结合了 IP 层和数据链路的负载均衡方式,IPVS是其具体的实现模块;Linux 通过配置可以实现这两种负载均衡的方式。

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