负载均衡之LVS、HAProxy和Nginx

负载均衡&＃xff08;Load Balance&＃xff09;是应用于互联网后台系统架构设计中的各层&＃xff0c;它将请求均匀分摊到多个操作单元上执行。

目前&＃xff0c;在线上环境中应用较多的负载均衡器硬件有F5 BIG-IP&＃xff0c;但是硬件设备昂贵&＃xff0c;不如软件适应互联网公司的快速发展。最常用的负载均衡软件有LVS、HAProxy和Nginx&＃xff0c;结合高可用软件有Heartbeat、Keepalived&＃xff0c;可以搭建出承载海量请求的成熟架构如LVS&＃43;Keepalived、HAProxy&＃43;keepalived等.

三种负载均衡软件LVS、HAProxy和Nginx的优缺点说明如下&＃xff1a;

LVS的优点&＃xff1a;
1、性能最强、仅工作在第4层&＃xff0c;TUN和DR模式下回包不经过LVS&＃xff0c;保证了均衡器IO的性能受大流量的影响最小&＃xff1b;
2、工作稳定&＃xff0c;自身有完整的双机热备方案&＃xff0c;如LVS&＃43;Keepalived和LVS&＃43;Heartbeat&＃xff1b;
3、应用范围比较广&＃xff0c;可以对所有应用做负载均衡&＃xff1b;
LVS的缺点&＃xff1a;
1、软件本身不支持正则处理&＃xff0c;不能做动静分离&＃xff0c;这就凸显了Nginx/HAProxy&＃43;Keepalived的优势。
2、配置性比较低&＃xff0c;如果网站应用比较庞大&＃xff0c;配置和维护过程就比较麻烦。

HAProxy的优点&＃xff1a;
1、HAProxy是支持虚拟主机的&＃xff0c;可以工作在4、7层(支持多网段)&＃xff1b;
2、支持url检测后端的服务器&＃xff1b;
3、它跟LVS一样&＃xff0c;本身仅仅就只是一款负载均衡软件&＃xff1b;单纯从效率上来讲HAProxy更会比Nginx有更出色的负载均衡速度&＃xff0c;在并发处理上也是优于Nginx的&＃xff1b;
4、HAProxy的算法较多&＃xff0c;达到8种&＃xff1b;

Nginx的优点&＃xff1a;
1、工作在OSI第7层&＃xff0c;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。它的正则比HAProxy更为强大和灵活&＃xff1b;
2、Nginx对网络的依赖非常小&＃xff0c;理论上能ping通就就能进行负载功能&＃xff0c;这个也是它的优势所在&＃xff1b;
3、Nginx安装和配置比较简单&＃xff0c;测试起来比较方便&＃xff1b;
4、Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障&＃xff0c;比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等&＃xff0c;并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点&＃xff1b;
5、Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件&＃xff0c;它同时也是功能强大的Web应用服务器。LNMP现在也是非常流行的web环境&＃xff0c;大有和LAMP环境分庭抗礼之势&＃xff0c;Nginx在处理静态页面、特别是抗高并发方面相对apache有优势&＃xff1b;
6、Nginx现在作为Web反向加速缓存越来越成熟了&＃xff0c;速度比传统的Squid服务器更快&＃xff0c;有需求的朋友可以考虑用其作为反向代理加速器&＃xff1b;
Nginx的缺点&＃xff1a;
1、Nginx不支持url来检测&＃xff1b;
2、Nginx仅能支持http和Email&＃xff0c;这个它的弱势&＃xff1b;

简单地不负责任地说&＃xff0c;性能上LVS>HA>Nginx&＃xff0c;功能性和便利性上Nginx>HA>LVS。

对于一个大型后台系统来说&＃xff0c;LVS、HAProxy和Nginx常常可以配合使用在不同的层级&＃xff0c;LVS用在接入层的最前端&＃xff0c;承担最大规模的流量分发&＃xff1b;HAProxy负责按域名分流&＃xff1b;而Nginx只需要作为Web服务器负责单机内多实例的负载均衡&＃xff0c;或负责目录结构分流和静态资源缓存等需求。

所谓的四层与七层负载均衡&＃xff0c;就是在对后台服务器进行负载均衡时&＃xff0c;依据OSI四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。比如四层负载均衡通过报文中的目标IP地址和端口&＃xff0c;七层负载均衡通过报文中的应用层信息(URL、HTTP头部等信息)&＃xff0c;选择到达目的的内部服务器。四层负载均衡在解包上的消耗更少&＃xff0c;可以达到更高的性能。而七层负载算法可以通过更多的应用层信息分发请求&＃xff0c;功能性上更强大。

七层负载均衡软件可以通过URL、COOKIE和HTTP head等信息&＃xff0c;而不仅仅是IP端口分发流量&＃xff0c;还可以修改客户端的请求和服务器的响应&＃xff08;例如HTTP请求中的Header的重写&＃xff09;&＃xff0c;极大提升了应用系统在网络层的灵活性。

在网络中常见的SYN Flood攻击中&＃xff0c;黑客会对同一目标大量发送SYN报文&＃xff0c;耗尽服务器上的相关资源&＃xff0c;以达到Denial of Service(DoS)的目的。四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上&＃xff1b;而在七层模式下这些SYN攻击在负载均衡设备上就截止&＃xff0c;不会影响后台服务器的正常运营。另外负载均衡设备可以在七层层面设定多种策略&＃xff0c;过滤SQL Injection等应用层面的特定攻击手段&＃xff0c;进一步提高系统整体安全。