分布式应用中负载均衡技术和Session一致性详解

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#负载均衡 #Session一致性

于 2019-01-16 15:12:28 首次发布

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本文深入解析负载均衡技术，包括F5、HAProxy、LVS、Nginx/Apache等设备的功能与工作原理，探讨了OSI网络七层模型及常见负载均衡算法，如轮询、加权轮询、最小连接数、IP哈希算法和URL散列。同时，文章提供了负载均衡下session不一致情况的解决方案，包括粘滞session、Session复制和Redis/Memcached实现的Session共享。

【1】负载均衡技术

F5	HAProxy	LVS(传输层)	Nginx/Apache(应用层)
硬件设备功能十分强大	工作在第四/七层 Session保持并发处理极佳负载均衡算法多	工作第四层工作稳定应用范围广配置简单不能做动静分离	安装配置简单占有内存少并发处理能力强3W+ 优化下10W+ 功能强大动静分离反向代理 Lua 工作在第七层(支持的应用少) 不能保持session

① F5主要功能

不仅包含负载均衡还包括应用交换、会话交换、状态监控、智能网络地址转换、通用持续性、响应错误处理、IPv6网关、高级路由、智能端口镜像、SSL加速、智能HTTP压缩、TCP优化、第7层速率整形、内容缓冲、内容转换、连接加速、高速缓存、Cookie加密、选择性内容加密、应用攻击过滤、拒绝服务(DoS)攻击和SYN Flood保护、防火墙过滤等功能

② OSI网络七层模型

在这里插入图片描述

③ 常见的负载均衡算法

轮询(加权轮询)：平均分配；加权轮询如权重大的轮询两次；
随机算法(加权随机)：随机分发请求，但是从概率上而言访问基数足够大的情况下，基本等同轮询。
最小连接数：在多个服务器中，与处理连接数(会话数)最少的服务器进行通信的算法。
IP哈希算法：根据客户端IP，哈希取模，得到的结果便是要访问的服务器的序号。
URL散列：同一URL发往同一服务器。

如NGINX高可用：NGINX高可用之keepalived+nginx主从模式+主主模式配置实践

【2】负载均衡下session不一致情况

如下图所示：

在这里插入图片描述

如果解决负载均衡下session不一致情况呢？

在这里插入图片描述

① 粘滞session–负载均衡算法使用IP哈希，这样同一个IP恒定访问某个服务器。

在这里插入图片描述

IP 哈希另外一个有点是不需要session序列化！

② Session复制

在这里插入图片描述

Tomcat自带集群时Tomcat之间Session同步：

 <Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster"
                 channelSendOptions="8">

          <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager"
                   expireSessionsOnShutdown="false"
                   notifyListenersOnReplication="true"/>

          <Channel className="org.apache.catalina.tribes.group.GroupChannel">
            <Membership className="org.apache.catalina.tribes.membership.McastService"
                        address="228.0.0.4"
                        port="45564"
                        frequency="500"
                        dropTime="3000"/>
            <Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver"
                      address="auto"
                      port="4000"
                      autoBind="100"
                      selectorTimeout="5000"
                      maxThreads="6"/>

            <Sender className="org.apache.catalina.tribes.transport.ReplicationTransmitter">
              <Transport className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.PooledParallelSender"/>
            </Sender>
            <Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.TcpFailureDetector"/>
            <Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.MessageDispatchInterceptor"/>
          </Channel>

          <Valve className="org.apache.catalina.ha.tcp.ReplicationValve"
                 filter=""/>
          <Valve className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteBinderValve"/>

          <Deployer className="org.apache.catalina.ha.deploy.FarmWarDeployer"
                    tempDir="/tmp/war-temp/"
                    deployDir="/tmp/war-deploy/"
                    watchDir="/tmp/war-listen/"
                    watchEnabled="false"/>

          <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener"/>
        </Cluster>