常用负载均衡模式

本文介绍了三种常见的负载均衡模式:集中式LB、进程内LB和独立LB进程,详细阐述了每种模式的工作原理、优缺点以及适用场景。集中式LB存在单点问题,进程内LB具有较好的性能但开发成本较高,而独立LB进程则是一种折中方案。通过对比,有助于理解如何根据实际需求选择合适的负载均衡策略。

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1. 集中式LB(Proxy Model)

集中式LB.png

在服务消费者和服务提供者之间有一个独立的LB,通常是专门的硬件设备如 F5,或者基于软件如 LVS,HAproxy等实现。LB上有所有服务的地址映射表,通常由运维配置注册,当服务消费方调用某个目标服务时,它向LB发起请求,由LB以某种策略,比如轮询(Round-Robin)做负载均衡后将请求转发到目标服务。LB一般具备健康检查能力,能自动摘除不健康的服务实例。 该方案主要问题:

  1. 单点问题,所有服务调用流量都经过LB,当服务数量和调用量大的时候,LB容易成为瓶颈,且一旦LB发生故障影响整个系统;
  2. 服务消费方、提供方之间增加了一级,有一定性能开销。

2. 进程内LB(Balancing-aware Client)

进程内LB.png

针对第一个方案的不足,此方案将LB的功能集成到服务消费方进程里,也被称为软负载或者客户端负载方案。服务提供方启动时,首先将服务地址注册到服务注册表,同时定期报心跳到服务注册表以表明服务的存活状态,相当于健康检查,服务消费方要访问某个服务时,它通过内置的LB组件向服务注册表查询,同时缓存并定期刷新目标服务地址列

### 集群模式负载均衡模式概述 集群是指一组协同工作的计算机资源,它们共同提供更高水平的服务质量。集群可以分为广义和狭义两种定义[^3]。 #### 广义集群 任何由多台机器组成的分布式系统都可视为广义上的集群。这类集群不仅限于特定的技术架构,涵盖了多种应用场景下的分布式计算环境。 #### 狭义集群 特指某些具体技术框架内的集群解决方案,例如Redis官方提供的集群方案主要用于应对单机内存容量有限的问题,通过分片机制来扩展数据存储能力。 ### 负载均衡模式详解 负载均衡旨在优化资源利用率的同时提高系统的可靠性和响应速度。主要涉及两类负载——应用程序处理负载以及网络流量负载,在不同节点间合理分配这些负载能够有效达成负载均衡的目的[^1]。 对于具体的实现形式而言: - **四层负载均衡**:工作在网络传输层(TCP/UDP),依据目标IP地址和端口号转发请求给后端服务器;此级别上不解析HTTP头部信息。 ```bash iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j DNAT --to-destination 192.168.1.x:80 ``` - **七层负载均衡**:位于应用层(HTTP),可以根据URL路径、Cookie等更复杂的条件决定如何路由请求到合适的服务器实例上去[^4]。 ```nginx http { upstream backend_servers { server 192.168.1.1; server 192.168.1.2; } server { location / { proxy_pass http://backend_servers; } } } ``` ### 实现方式举例说明 以LVS为例介绍一种典型的负载均衡集群构建方法。LVS利用Linux内核中的虚拟服务器功能实现了高效的负载调度服务,并支持多种工作模式如NAT、TUN、DR及FULLNAT等[^5]。 其中最常用的是直接路由(DR)模式,其特点是真实服务器可以直接访问外部网络而无需经过Director节点做二次封装解封包的操作,因此具有更低延迟特性。 ```shell ipvsadm -A -t VIP:PORT -s rr ipvsadm -a -t VIP:PORT -r REAL_SERVER_IP -g ``` 上述命令用于创建一个新的虚拟服务并添加一个真实的服务器作为该服务的一部分,采用轮询算法(`rr`)来进行连接分配。
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