沾,分布式架构系列: 负载均衡技能详解 | 技能头条,长白山

欧洲联赛 · 2019-04-11

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作者:ITFLY8

转自:架构师技术联盟

面临很多用户拜访、高并发恳求,海量数据,沾,散布式架构系列: 负载均衡技术详解 | 技术头条,长白山能够运用高功用的效劳器、大型数据库,存储设备,高功用Web效劳器,选用高效率的编程言语比方(Go,Scala)等,当单机容量抵达极限时,咱们需求考虑事务拆分和散布式布置,来处理大型网站拜访量大,并发量高,海量数据的问题。

从单机网站到散布式网站,很重要的区别是事务拆分和散布式布置,将运用拆分后,布置到不同的机器上,完结大规划散布式体系。散布式和事务拆烽火徽记在哪换分处理了,从会集到散布的问题,可是每个布置的独立事务还存在单点的问题和拜访一起进口问题,为处理单点毛病,咱们能够采纳冗余的方法。将相同的运用布置到多台机器上。处理拜访一起进口问题,咱们能够在集群前面增加负载均衡设备,完结流量smartisys分发。

负载均衡(Load Balance),意思是将负载(作业任务,拜访恳求)进行平衡、分摊到多个操作单元(效劳器,组件)上进行履行。是处理高功用,单点毛病(高可用),扩展性(水平弹性)的终极处理方案。

本文是负载均衡详解的榜首篇文章,介绍负载均衡的原理,负载均衡分类(DNS负载均衡,HTTP负载均衡,IP负载均衡,链路层负载均衡,混合型P负载均衡)。部分内容摘自读书笔记。

一、负载均衡原理

体系的扩展可分为纵向(笔直)扩展和横向(水平)扩展。纵向扩展,是从单机的视点通过增加硬件处理才能,比方CPU处理才能,内存容量,磁盘等方面,完结效劳器处理才能的进步,不能满意大型散布式体系(网站),大流量,高并发,海量数据的问题。因而需求选用横向扩展的方法,通过增加机器来满意大型网站效劳的处理才能。比方:一台机器不能满意,则增加两台或许多台机器,一起承当拜访压力。这便是典型的集群和负载均衡架构:如下图:

  • 运用集群:将同一运用布置到多台机器上,组成处理批毛集群,接纳负载均衡设备分发的恳求,进行处理,并壹恣回来相应数据。


  • 负载均衡设备:将用户拜访的恳求,依据负载均衡算法,分发到集群中的一台处理效劳器。(一种把网络恳求涣散到一个效劳器集群中的可用效劳器上去的设备)

负载均衡的效果(处理的问题):

1.处理并发压力,进步运用处理功用(增加吞吐量,加强网络处理才能);

2.供给毛病搬运,完结高可用;

3.通过增加或减少效劳器数量,供给网站弹性性(扩展性);

4.安全防护;(负载均衡设备上做一些过滤,是非名单等处理)

二、负载均衡分类

依据完结技术不同,可分为DNS负载均衡,HTTP负载均衡,IP负载均衡,链路层负载均衡等。

2.1 DNS负载均衡

最早的负载均衡技术,运用域名解析完结负载均衡,在DNS效劳器,装备多个A记载,这些A记载对应的效劳器构成集群。大型网站总是部分运用DNS解析,作为榜首级负载均衡。如下图:

长处

  1. 运用简略:负载均衡作业,交给DNS效劳器处理,省掉了负载均衡效劳器保护的费事


  2. 进步功用:能够支撑依据地址的域名解析,解析成间隔用户最近的效劳器地址,能够加速拜访速度,改进功用;

缺陷

  1. 可用性差:DNS解析郑自立是多级解析,新瞎眼蒙增/修正DNS后,解析时刻较长;解析过程中,用户拜访网站将失利;


  2. 扩展性低:DNS负载均衡的控制权在域名商那里,无法对其做更温泽熙多的改进和扩展;


  3. 保护性差:也不能反映效劳器的其时运转状况;支撑的算法少;不能区别效劳器的差异(不能依据体系与效劳的状况来判别负载)

实践主张

将DNS作为榜首级负载均衡,A记载对应着内部负载均衡的IP地址,通过内部负载均衡将恳求分发到实在的Web少女强奸老头效劳器上。一般用于互联网公司,杂乱的事务体系不合适运用。如下图:

2.2 IP负载均衡

在网络层通过修正恳求方针地址进行负载均衡。

用户恳求数据包,抵达负载均衡效劳器后,负载均衡效劳器在操作体系内核进程获取网络数据包,依据负载均衡算法得到一台实在效劳器地址,然后将恳求意图地址修正为,取得的实在ip地址,不需求通过用户进程处理。

实在林姵希效劳器处理完结后,呼应数据包回到负载均衡效劳器,负载均衡效劳器,再将数据包源地址修正为本身的ip地址,发送给用户浏览器。如下图:

IP负载均衡,实在物理效劳器回来给负载均衡效劳器,存在两种方法:(1)负载均衡效劳器在修正意图ip地址的一起修性满意改源地址。将数据包源地址设为本身盘,即源地址转化(snat)。(2)将负载均衡效劳器一起作为实在物理效劳器集群的网关效劳器。

长处:

(1)在内沾,散布式架构系列: 负载均衡技术详解 | 技术头条,长白山核进程完结数据分发,比在运用层分发功用更好;

缺陷:

(2)一切恳求呼应都需求通过负载均衡效劳器,集群最大吞吐量受限于负载均衡效劳器网卡带宽;

2.3 链路层负载均衡

在通信协议的数据链路层修正mac地址,进行负载均衡。

数据分发时,不修正ip地址,指修正方针mac地址,装备实在物理效劳器集群沾,散布式架构系列: 负载均衡技术详解 | 技术头条,长白山一切机器虚拟ip和负载均衡效劳器ip地址一起,抵达不修正数据包的源地址和方针地址,进行数据分发的意图。

实践处理效劳器ip和数据恳求意图ip一起,不需求通过负载均衡效劳器进行地址转化,可将呼应数据包直接回来给用户浏截获芒果果核象甲览器,防止负载均衡效劳器网卡带宽成为瓶颈。也称为直接路由形式(DR形式)。如下图:

长处:功用好;

缺陷:装备杂乱;

实践主张:DR沾,散布式架构系列: 负载均衡技术详解 | 技术头条,长白山形式是现在运用最广泛的一种负载均衡方法。

2.4 混合型负载均衡

因为多个效劳器群内硬件设备、各自的规划、供给的效劳等的陈冠希谈新歌创意差异,能够考虑给每个效劳器群选用最合适的负载均衡方法,然后又在这多个效劳器群间再一次负载均衡或群集起来以一个全体向外界供给效劳(即把这多个效劳器群作为一个新的效劳器群),然后抵达最佳的功用。将这种方法称之为混合型负载均衡。

此种方法有时也用于单台均衡设备的功用不能满意很多衔接恳求的状况下。是目宫小柒前大型互联网公司,遍及沾,散布式架构系列: 负载均衡技术详解 | 技术头条,长白山运用的方法。

方法一,如下图:

以上形式合适有动态别离的场景,反向代理效劳器(集群)能够起到缓存和动态恳求分发的效果,其时静态资源缓存在代理效劳器时,则直接回来miya智妍到浏览器。假如动态页沾,散布式架构系列: 负载均衡技术详解 | 技术头条,长白山面则恳求后边的运用负载均衡(运用集群)。

方法二,如下图:

以上形式,合适动态恳求场景。

因混合形式,能够依据详细场景,灵敏调配各种方法,以上两种方法仅供参考。

三、负载均衡算法

常用的负载均衡算法有,轮询,随机,最少链接,源地址散列,加权等方法;

3.1 轮询

将一切恳求,顺次分发到每台效劳器上,合适效劳器硬件同相同的场景。

长处:效劳器恳求数目相同;

缺陷:效劳器压力不一样,不合适效劳器装备不同的状况;

3.2 随机

恳求随机分配到各个效劳器。

长处:运用简略;

缺陷:不合适机器装备不同的场景;

3.3 最少链接

将恳求分配到衔接数最少的效劳器(现在处理恳求最少的效劳器)。

长处:依据效劳器其时的恳求处理状况,动态分配;

缺陷:算法完结相对杂乱,需求监控效劳器恳求衔接数;

3.4 Hash(源地址散列)

依据IP地址进行Hash核算,得到IP地址。

长处:将来自同一IP地址的恳求,同一会话期内,转发到相同的效劳器;完结会话粘滞。

缺陷:方针效劳器宕机后,会话会丢掉;

3.5 加权

在轮询,随机,最少链接,Hash’等算法的基础上,通过加权的方法,进行负载效劳器分配。

长处:依据权重,调理转发效劳器的恳求数目;

缺陷:运用相对杂乱;

四、硬件负载均衡

选用硬件的方法完结负载均衡,一般是独自的负载均衡效劳器,价格昂贵,一般土豪级公司能够考虑,业界抢先的有两款,F5和A10。

运用硬件负载均衡,首要考虑一下几个方面:

(1)功用考虑:功用全面支撑各层级的负载均衡,支撑全面的负载均衡算法,支撑大局负载均衡;

(2)功用考虑:一般软件负载均衡支撑到5万级并发现已很困难了,硬件负载均衡能够支撑

(3)稳定性:商用硬件负载均衡,通过了杰出的严厉的测验,从通过大规划运用,在稳定性方面高;疯人院刘素

(4)安全防护:硬件均衡设备除具有负载均xbet星投衡功用外,还具有防火墙,防DDOS进犯等安全功用;

(5)保护视点:供给杰出的保护办理界面,售后效劳和技术支撑;

(6)土豪公司:F5 Big Ip 价格:15w~55w不等;A10 价格:55w-100w不等;

缺陷

(1)价格昂贵;

(2)扩展才能差;

4.4 小结

(1)一般硬件的负载均衡也要做双机高可用,因而本钱会比较高。

(2)互联网公司一般运用开源软件,因而大部分运用选用软件负载均衡;部分选用硬件负载均衡。

比方某互联网公司,现在是运用几台F5做大局负载均衡,内部运用Nginx等软件负载均衡。

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