负载均衡Load Balance（F5 nginx LVS DNS轮询）

文章目录

• 一、IP负载均衡
• • （一）硬件方式
  • （二）软件方式
• 二、DNS轮询
• 三、CDN
• • （一）定义
  • （二）CDN网络结构
  • （三）CDN工作原理

在做系统架构规划的时候，负载均衡，HA(高可用性集群，是保证业务连续性的有效解决方案，一般有两个或两个以上的节点，且分为活动节点及备用节点，当活动节点出现故障的时候，由备用节点接管）都是经常需要考虑的方案。对应并发及单点故障，考虑负载均衡方案是必不可少的。如果并发不高只是应对单点故障，则通常使用HA方案。
　　
　　负载均衡(Load Balance)是集群技术（Cluster）的一种应用。负载均衡可以将工作任务分摊到多个处理单元，从而提高并发处理能力。目前最常见的负载均衡应用是Web负载均衡。根据实现的原理不同，常见的web负载均衡技术包括：DNS轮询、IP负载均衡和CDN。其中IP负载均衡可以使用硬件设备或软件方式来实现。

一、IP负载均衡

（一）硬件方式

采用F5服务器来做负载均衡，F5的全称是F5-BIG-IP-GTM，是最流行的硬件负载均衡设备，其并发能力达到百万级。F5的主要特性包括：

• 多链路的负载均衡和冗余
  可以接入多条ISP链路，在链路之间实现负载均衡和高可用。
• 防火墙负载均衡
  F5具有异构防火墙的负载均衡与故障自动排除能力。
• 服务器负载均衡
  这是F5最主要的功能，F5可以配置针对所有的对外提供服务的服务器配置Virtual Server实现负载均衡、健康检查、回话保持等。
• 高可用
  F5设备自身的冗余设计能够保证99.999%的正常运行时间，双机F5的故障切换时间为毫秒级。
  使用F5可以配置整个集群的链路冗余和服务器冗余，提高可靠的健康检查机制，以保证高可用。
• 安全性
  与防火墙类似，F5采用缺省拒绝策略，可以为任何站点增加额外的安全保护，防御普通网络攻击，包括DDoS、IP欺骗、SYN攻击、teartop和land攻击、ICMP攻击等。
• 易于管理
  F5提供HTTPS、SSH、Telnet、SNMP等多种管理方式，包含详尽的实时报告和历史纪录报告。同时还提供二次开发包(i-Control)。
• 其他
  F5还提供了SSL加速、软件升级、IP地址过滤、带宽控制等辅助功能。

（二）软件方式

1. nginx

nginx我们常用于做反向代理，但它的负载均衡能力也很强。

nginx负载均衡流程图
　　Nginx目前提供的负载均衡模块：
　　ngx_http_upstream_round_robin，加权轮询，可均分请求，是默认的HTTP负载均衡算法，集成在框架中。
　　ngx_http_upstream_ip_hash_module，IP哈希，可保持会话。
　　ngx_http_upstream_least_conn_module，最少连接数，可均分连接。
　　ngx_http_upstream_hash_module，一致性哈希，可减少缓存数据的失效。

2. apache http server

apache http server作为LoadBalance前置机分别有三种不同的部署方式，分别是：
　　1、轮询均衡策略的配置
　　2、按权重分配均衡策略的配置
　　3、 权重请求响应负载均衡策略的配置
　　
3. LVS

LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目，它的官方站点是www.linuxvirtualserver.org。

现在LVS已经是 Linux标准内核的一部分，在Linux2.4内核以前，使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块，但是从Linux2.4内核以后，已经完全内置了LVS的各个功能模块，无需给内核打任何补丁，可以直接使用LVS提供的各种功能。

CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层， 如何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据，主要是通过接管DNS实现，访问使用CDN缓存后的网站的过程:

1. 用户向浏览器提供要访问的域名；
2. 浏览器调用域名解析库对域名进行解析，由于CDN对域名解析过程进行了调整，所以解析函数库一般得到的是该域名对应的CNAME记录，为了得到实 际IP地址，浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到实际的IP地址;在此过程中，使用的全局负载均衡DNS解析，如根据地理位置信息解析对应的IP地址，使得用户能就近访问。
3. 此次解析得到CDN缓存服务器的IP地址，浏览器在得到实际的IP地址以后，向缓存服务器发出访问请求；
4. 缓存服务器根据浏览器提供的要访问的域名，通过Cache内部专用DNS解析得到此域名的实际IP地址，再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求；
5. 缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后，一方面在本地进行保存，以备以后使用，二方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程；

对于普通的Internet用户来讲，每个CDN节点就相当于一个放置在它周围的WEB。通过全局负载均衡DNS的控制，用户的请求被透明地指向离他最近的节点，节点中CDN服务器会像网站的原始服务器一样，响应用户的请求。由于它离用户更近，因而响应时间必然更快。

每个CDN节点由两部分组成:负载均衡设备和高速缓存服务器
??负载均衡设备负责每个节点中各个Cache的负载均衡，保证节点的工作效率;同时，负载均衡设备还负责收集节点与周围环境的信息，保持与全局负载DNS的通信，实现整个系统的负载均衡。CDN的管理系统是整个系统能够正常运转的保证。它不仅能对系统中的各个子系统和设备进行实时监控，对各种故障产生相应的告警，还可以实时监测到系统中 总的流量和各节点的流量，并保存在系统的数据库中，使网管人员能够方便地进行进一步分析。通过完善的网管系统，用户可以对系统配置进行修改。

关键技术：CDN的关键技术主要有内容路由技术、内容分发技术、内容存储技术、内容管理技术等。

来源：途径日暮不赏丶