Linux的负载均衡详解

Linux的负载均衡常用的有三种技术：中国人搞出来的大神级产品 LVS Linux Virtual Server，俄罗斯的Nginx，来发法国的HAProxy。都是基于Linux的开源免费的负载均衡软件。

1. 抗负载能力强，性能高，能达到F5的60%，对内存和CPU资源消耗比较低

2. 工作在网络4层，通过VRRP协议(仅作代理之用)，具体的流量是由linux内核来处理，因此没有流量的产生。

3. 稳定，可靠性高，自身有完美的热备方案(Keepalived+lvs)

4. 不支持正则处理，不能做动静分离。

5. 支持多种负载均衡算法：rr(轮询)，wrr(带权轮询)、lc(最小连接)、wlc(带权最小连接)

6. 配置相对复杂，对网络依赖比较大，稳定性很高。

7. LVS工作模式有4种：

    (1) nat 地址转换

    (2) dr 直接路由

    (3) tun 隧道

    (4) full-nat

1. 工作在网络7层，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名，目录结构

2. Nginx对网络的依赖较小，理论上能ping通就能进行负载功能

3. Nginx安装配置比较简单，测试起来很方便

4. 也可以承担较高的负载压力且稳定，nginx是为解决c10k问题而诞生的

5. 对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测

6. Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载压力

7. Nginx仅能支持http、https和Email协议，这样就在适用范围较小。

8. 不支持Session的直接保持，但能通过ip_hash来解决。对Big request header的支持不是很好。

9. Nginx还能做Web服务器即Cache功能。

1.支持两种代理模式：TCP（四层）和HTTP（七层），支持虚拟主机；

2.能够补充Nginx的一些缺点比如Session的保持，Cookie的引导等工作

3.支持url检测后端的服务器出问题的检测会有很好的帮助。

4.更多的负载均衡策略比如：动态加权轮循(DynamicRoundRobin)，加权源地址哈希(Weighted SourceHash)，加权URL哈希和加权参数哈希(WeightedParameterHash)已经实现

5.单纯从效率上来讲HAProxy更会比Nginx有更出色的负载均衡速度。

6.HAProxy可以对Mysql进行负载均衡，对后端的DB节点进行检测和负载均衡。

7.支持负载均衡算法：Round-robin（轮循）、Weight-round-robin（带权轮循）、source（原地址保持）、RI（请求URL）、rdp-cookie（根据cookie）

8.不能做Web服务器即Cache。

1. 负载能力

lvs抗负载能力最强，因为仅作分发不处理请求，相当于只作转发不做进一步处理直接在内核中完成，对系统资源消耗低（LVS DR模式）；

nginx和haproxy相对来说会弱，但是日PV2000万也没什么问题，因为不仅接受客户端请求，还与后端upstream节点进行请求并获取响应，再把响应返回给客户端，对系统资源和网络资源消耗高；

注：建议如果公司网站流量日PV在2000万以上，并发在7，8万以上才考虑用lvs+keepalived架构

2. 功能性

lvs仅支持4层tcp负载均衡，haproxy可以支持4层tcp和7层http负载均衡，nginx可以支持7层http负载均衡（新版本也支持7层负载均衡）；

nginx功能强大，配置灵活，可做web静态站点，静态缓存加速，动静分离，并支持域名，正则表达式，Location匹配，rewrite跳转，配置简单直观明了，还可以结合etc或consule做发布自动化上下线等等；

haproxy相对nginx的7层负载均衡会弱一些，灵活性不足，个人建议一般用haproxy做TCP负载均衡更合适一些；

3. 运维复杂度

lvs相对来说部署架构更复杂一些，lvs对网络是有要求，lvs必须与real server在同一个网段，也更费资源，需要多2台服务器成本；

nginx和haproxy部署架构更简单，对网络也没要求，更便于后续维护；

像对于大型的，需要进行高并发的网站或者对网络不太严格的时候，可以使用nginx；

对于大型的Web服务器的时候可以使用haproxy；

对性能有严格要求的时候可以使用lvs，就单纯从负载均衡的角度来说，lvs也许会成为主流，更适合现在大型的互联网公司。

注：lvs,nginx,haproxy要实现高可用，都需要借助keepalived软件

1. iptables实现负载均衡的方式：在Linux中使用iptables完成tcp的负载均衡有两种模式：随机、轮询The statistic module support two different modes:random:(随机)the rule is skipped based on a probabilitynth:（轮询）the rule is skipped based on a round robin algorithm2. example

本文主要解决3个问题：

第一、链路聚合的定义和作用是什么？

第二、如何配置链路聚合？

第三、链路聚合的实际应用场景有那些？

第一、链路聚合的定义和作用是什么？

答：链路聚合的定义：链路聚合，官方称聚合链接，民间又称网卡组队，具体指的是将多个网卡绑定在一起组建一个虚拟网卡，外界与虚拟网卡进行通信，虚拟网卡再将信息进行分发；

链路聚合的作用：可以实现轮询式的流量负载均衡和热备份的作用；

举个栗子：

链路聚合就好比是一个包工头，这个包工头为了多赚钱，多接订单，肯定需要找多个小弟；

这样就可以保障，万一有一个小弟感冒了，不能上班，这时有其他小弟可以顶上；

当客户需要盖房子的时候，直接找包工头就好了，不需要一个一个的去找建筑工人；

第二、如何配置链路聚合？

答：

1、配置链路聚合的命令是：

nmcli connection add type team con-name team0 ifname team0 autoconnect  yes  config  '{"runner": {"name": "activebackup"}}'

译为：nmcli connection 添加 类型 team(组队)

    配置文件名  team0  网卡名  team0  每次开机自动启用

    配置运行模式  热备份模式

整体译为：为系统网卡添加一个 team （团队），团队名称叫 team0 ，配置文件也叫 team0 ， 并且设置为开机自动启动，配置运行模式为热备份模式；

2、为链路聚合添加成员的命令是：

nmcli connection add type team-slave  con-name team0-1  ifname eth1 master team0

nmcli connection add type team-slave con-name team0-2 ifname eth2 master team0

注释：nmcli connection 添加类型为 team的成员

          配置文件名  team0-1  网卡为 eth1  主设备为  team0

整体译为：为主设备team0添加两张网卡，eth1和eth2；

3、为tem0配置ip地址的命令是：

nmcli connection modify team0 ipv4.method manual ipv4.addresses 

“IP 地址 / 子网掩码”    connection.autoconnect yes

4、激活team0的命令是：      

nmcli connection up team0

第三、链路聚合的实际应用场景有那些？

答：当服务器提供比较重要的服务时，只准备一张网卡是远远不够的，因为一但网卡出现故障，客户就无法访问，这就会造成客户流失，体验感差；

这个时候就可以运用链路聚合的方法来解决，将多张网卡绑定在一起创建一张虚拟网卡，从而实现网卡热备份，流量轮询式负载均衡；

以此来保障服务器能够正常提供服务，给用户以良好的体验；

注意事项：

在创建虚拟网卡和添加成员时，如果命令敲错了，一定要删除错误的信息，以免造成通信混乱；

删除的命令是：nmcli  connection delete team0  (team0或team x)

查看team0的信息命令是：     teamdctl   team0  state  

以上.......

（本篇完）

祝：开心！

罗贵

2019-03-24

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