Web 服务器的负载均衡

jiaoran 2021-08-03 原文

Web服务器nginx负载均衡的实现

七层负载均衡的实现

基于URL等应用层信息

使用Nginx的proxy，功能强大，性能卓越，运行稳定

- 配置简单灵活
- 能够自动剔除工作不正常的后端服务器
- 上传文件使用异步模式
- 支持多种分配策略，可以分配权重，分配方式灵活

内置策略，包括IP Hash、加权轮询；
扩展策略，包括fair策略、通用hash、一致性hash。

轮询策略（默认）

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。

加权轮询策略

首先将请求都分给高权重的机器，直到该机器的权值降到了比其他机器低，才开始讲请求分给下一个高权重的机器；
当所有后端机器都down掉时，NGINX会立即将所有机器的标志位清成初始状态，以避免造成所有的机器都处在timeout的状态。

IP Hash策略

流程和轮询类似，只是其中的算法和具体的策略有些变化，IP Hash算法是一种变相的轮询算法。

fair策略

根据后端服务器的响应时间判断负载情况，从中选出负载最轻的机器进行分流。

通用Hash、一致性Hash策略

通用Hash比较简单，可以以NGINX内置的变量为key进行hash；
一致性Hash采用了NGINX内置的一致性hash环，支持Memcache。

url_hash（第三方）

按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个（对应的）后端服务器，后端服务器为缓存时比较有效。

upstream backserver {
  server squid1:3128;
  server squid2:3128;
  hash $request_uri;
  hash_method crc32;
}

NGINX配置

http{
  upstream cluster_name{ 
    ip_hash; 
    server 127.0.0.1:9090 down; (down 表示单前的server暂时不参与负载) 
    server 127.0.0.1:8080 weight=2; (weight 默认为1.weight越大，负载的权重就越大) 
    server 127.0.0.1:6060; 
    server 127.0.0.1:7070 backup; (其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器) 
} 
  server {
    listen 80;
    location / {
      proxy_pass http://cluster_name //反向代理
      add_header REAL_SERVER 8080; //添加头信息
    }
  }
}

四层负载均衡的实现

通过报文中的目标地址和端口，再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式，决定最终选择的内部服务器。

软件，LVS实现服务器集群负载均衡有三种方式，NAT、DR、TUN。
LVS，全称 Linux Virtual Server，是国人章文嵩发起的一个开源项目，是一个基于四层、具有强大性能的反向代理服务器。
早期使用lvs需要修改内核才能使用，但是由于性能优异，现在已经被收入内核。
硬件，常见的硬件有比较昂贵的F5和Array等商用的负载均衡器。