负载均衡LVSvsNginx对比

今天总结一下负载均衡中LVS与Nginx的区别,之前看过好几篇博文一开始就说LVS是单向的,Nginx是双向的,我个人认为这是不准确的,LVS三种模式中,虽然DR模式以及TUN模式只有请求的报文经过Director,但是NAT模式,Real Server回复的报文也会经过Director Server地址重写:

首先要清楚的一点是,LVS是一个四层的负载均衡器,虽然是四层,但并没有TCP握手以及分手,只是偷窥了IP等信息,而Nginx是一个七层的负载均衡器,所以效率势必比四层的LVS低很多,但是可操作性比LVS高,后面所有的讨论都是基于这个区别。

四层是TCP层&＃xff0c;使用IP&＃43;端口四元组的方式。只是修改下IP地址&＃xff0c;然后转发给后端服务器&＃xff0c;TCP三次握手是直接和后端连接的。只不过在后端机器上看到的都是与代理机的IP的established而已,LVS中没有握手。

7层代理则必须要先和代理机三次握手后&＃xff0c;才能得到7层&＃xff08;HTT层&＃xff09;的具体内容&＃xff0c;然后再转发。意思就是代理机必须要与client和后端的机器都要建立连接。显然性能不行&＃xff0c;但胜在于七层&＃xff0c;人工可操作性高,能写更多的转发规则。

Nginx 专为性能优化而开发&＃xff0c;性能是其最重要的要求&＃xff0c;十分注重效率&＃xff0c;有报告 Nginx 能支持高达 50000 个并发连接数。

正向代理与反向代理

正向代理&＃xff1a;局域网中的电脑用户想要直接访问服务器是不可行的&＃xff0c;服务器可能Hold不住,只能通过代理服务器来访问&＃xff0c;这种代理服务就被称为正向代理,特点是客户端知道自己访问的是代理服务器。

反向代理&＃xff1a;客户端无法感知代理&＃xff0c;因为客户端访问网络不需要配置&＃xff0c;只要把请求发送到反向代理服务器&＃xff0c;由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据&＃xff0c;然后再返回到客户端。此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器&＃xff0c;暴露的是代理服务器地址&＃xff0c;隐藏了真实服务器 IP 地址。

负载均衡

客户端发送多个请求到服务器&＃xff0c;服务器处理请求&＃xff0c;有一些可能要与数据库进行交互&＃xff0c;服务器处理完毕之后&＃xff0c;再将结果返回给客户端。普通请求和响应过程如下图&＃xff1a;

但是随着信息数量增长&＃xff0c;访问量和数据量增长&＃xff0c;单台的Server以及Database就成了系统的瓶颈,这种架构无法满足日益增长的需求,这时候要么提升单机的性能,要么增加服务器的数量。关于提升性能,这儿就不赘述,提提如何增加服务器的数量&＃xff0c;构建集群&＃xff0c;将请求分发到各个服务器上&＃xff0c;将原来请求集中到单个服务器的情况改为请求分发到多个服务器&＃xff0c;也就是我们说的负载均衡。

图解负载均衡&＃xff1a;

关于服务器如何拆分组建集群,这儿主要讲讲负载均衡,也就是图上的Proxy,可以是LVS,也可以是Nginx。假设有 15 个请求发送到代理服务器&＃xff0c;那么由代理服务器根据服务器数量&＃xff0c;这儿假如是平均分配&＃xff0c;那么每个服务器处理 5 个请求&＃xff0c;这个过程就叫做负载均衡。

动静分离

为了加快网站的解析速度&＃xff0c;可以把动态页面和静态页面交给不同的服务器来解析&＃xff0c;加快解析的速度&＃xff0c;降低由单个服务器的压力。

动静分离之后

光看两张图可能有人不理解这样做的意义是什么,我们在进行数据请求时,以淘宝购物为例,商品详情页有很多东西是动态的,随着登录人员的不同而改变,例如用户ID,用户头像,但是有些内容是静态的,例如商品详情页,那么我们可以通过CDN(全局负载均衡与CDN内容分发)将静态资源部署在用户较近的服务器中,用户数据信息安全性要更高,可以放在某处集中,这样相对于将说有数据放在一起,能分担主服务器的压力,也能加速商品详情页等内容传输速度。

可操作性大

Nginx是一个应用层的程序,所以用户可操作性的空间大得多,可以作为网页静态服务器&＃xff0c;支持 Rewrite 重写规则&＃xff1b;支持 GZIP 压缩&＃xff0c;节省带宽&＃xff1b;可以做缓存&＃xff1b;可以针对 http 应用本身来做分流策略&＃xff0c;静态分离&＃xff0c;针对域名、目录结构等。相比之下 LVS 并不具备这样的功能&＃xff0c;所以 nginx 单凭这点可以利用的场合就远多于 LVS 了&＃xff1b;但 nginx 有用的这些功能使其可调整度要高于 LVS&＃xff0c;所以经常要去触碰&＃xff0c;人为出现问题的几率也就大

网络依赖小

nginx 对网络的依赖较小&＃xff0c;理论上只要 ping 得通&＃xff0c;网页访问正常&＃xff0c;nginx 就能连得通&＃xff0c;nginx 同时还能区分内外网&＃xff0c;如果是同时拥有内外网的节点&＃xff0c;就相当于单机拥有了备份线路&＃xff1b;LVS 就比较依赖于网络环境&＃xff0c;目前来看服务器在同一网段内并且 LVS 使用 direct 方式分流&＃xff0c;效果较能得到保证。另外注意&＃xff0c;LVS 需要向托管商至少申请多于一个 ip 来做 visual ip

安装简单

nginx 安装和配置比较简单&＃xff0c;测试起来也很方便&＃xff0c;因为它基本能把错误用日志打印出来。LVS 的安装和配置、测试就要花比较长的时间&＃xff0c;因为同上所述&＃xff0c;LVS 对网络依赖性比较大&＃xff0c;很多时候不能配置成功都是因为网络问题而不是配置问题&＃xff0c;出了问题要解决也相应的会麻烦的多nginx 也同样能承受很高负载且稳定&＃xff0c;但负载度和稳定度差 LVS 还有几个等级&＃xff1a;nginx 处理所有流量所以受限于机器 IO 和配置&＃xff1b;本身的 bug 也还是难以避免的&＃xff1b;nginx 没有现成的双机热备方案&＃xff0c;所以跑在单机上还是风险比较大&＃xff0c;单机上的事情全都很难说

支持健康检查以及请求重发

nginx 可以检测到服务器内部的故障&＃xff08;健康检查&＃xff09;&＃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。目前 LVS 中 ldirectd 也能支持针对服务器内部的情况来监控&＃xff0c;但 LVS 的原理使其不能重发请求。比如用户正在上传一个文件&＃xff0c;而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障&＃xff0c;nginx 会把上传切到另一台服务器重新处理&＃xff0c;而 LVS 就直接断掉了。

抗负载能力强

因为 LVS 工作方式的逻辑是非常简单的&＃xff0c;而且工作在网络的第 4 层&＃xff0c;仅作请求分发用&＃xff0c;没有流量&＃xff0c;所以在效率上基本不需要太过考虑。LVS 一般很少出现故障&＃xff0c;即使出现故障一般也是其他地方&＃xff08;如内存、CPU 等&＃xff09;出现问题导致 LVS 出现问题

配置性低

这通常是一大劣势同时也是一大优势&＃xff0c;因为没有太多的可配置的选项&＃xff0c;所以除了增减服务器&＃xff0c;并不需要经常去触碰它&＃xff0c;大大减少了人为出错的几率

工作稳定

因为其本身抗负载能力很强&＃xff0c;所以稳定性高也是顺理成章的事&＃xff0c;另外各种 LVS 都有完整的双机热备方案&＃xff0c;所以一点不用担心均衡器本身会出什么问题&＃xff0c;节点出现故障的话&＃xff0c;LVS 会自动判别&＃xff0c;所以系统整体是非常稳定的

无流量

LVS 仅仅分发请求&＃xff0c;而流量并不从它本身出去&＃xff0c;所以可以利用它这点来做一些线路分流之用。没有流量同时也保住了均衡器的 IO 性能不会受到大流量的影响。LVS 基本上能支持所有应用&＃xff0c;因为 LVS 工作在第 4 层&＃xff0c;所以它可以对几乎所有应用做负载均衡&＃xff0c;包括 http、数据库、聊天室等。