LVS+Keepalived+Nginx高可用负载均衡方案

负载均衡的基本思想是把单台服务器的访问分流到多台服务器&＃xff0c;避免系统崩溃。以下是几种常见的解决方案。

1. Nginx反向代理

Nginx通过反向代理技术实现分流&＃xff0c;可以按照设定的访问规则将请求转发给相应的后台服务器。
反向代理是指当用户访问网络上某个服务的时候&＃xff0c;访问到的实际上是代理服务器&＃xff0c;代理服务器转发用户请求到真正处理该业务的后台服务器&＃xff0c;最后转发结果回来给用户。后台服务器被代理了&＃xff0c;对用户不可见。
相比较的&＃xff0c;正向代理则是指我们通常的翻墙过程。用户访问代理服务器&＃xff0c;代理服务器转发请求给目标服务器&＃xff0c;目标服务器返回结果给代理服务器&＃xff0c;再转发回给用户。用户被代理了&＃xff0c;对目标服务器不可见。
Nginx支持几种常见的负载调度算法&＃xff1a;轮询、加权轮询、ip hash、fair、url hash。一致性哈希算法可保证同一个IP的请求落在同一台后端服务器&＃xff0c;其他算法须解决不同服务器的Session共享问题。
Nginx支持健康检查&＃xff0c;实现后端服务器的自动上下线&＃xff0c;可以提高系统的请求成功率。如果一个服务器请求失败&＃xff0c;可立即切换到其他服务器&＃xff0c;直到请求成功或者最后一台服务器失败为止。

2. Keepalived&＃43;Nginx实现双机热备

当使用一台Nginx作为反向代理服务器时&＃xff0c;这台服务器就变得异常重要&＃xff0c;须避免出现单点故障。Keepalived是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案&＃xff0c;可以利用其来避免IP单点故障。
使用Keepalived可以轻量级地实现Nginx的双机热备。即前端使用两台服务器&＃xff0c;当其中一台服务器发生故障时&＃xff0c;另一台服务器接管故障机的公网虚拟IP&＃xff0c;继续提供负载均衡服务。

3. LVS&＃43;Keepalived&＃43;Nginx增加吞吐量和稳定性

Nginx的请求转发是基于HTTP层的&＃xff0c;所有流量都要经过Nginx。当后端服务器规模庞大时&＃xff0c;Nginx的网络带宽就会成为一个瓶颈。
这时可引入LVS负责第一层负载&＃xff0c;通过LVS将请求路由到后端若干台Nginx上&＃xff0c;Nginx再转发给内部其中一台应用服务器进行处理&＃xff0c;最后Nginx直接将结果转发给用户&＃xff0c;无需再经过LVS服务器。
以上过程实际上用到的是LVS/DR&＃xff08;Linux Virtual Server via Direct Routing&＃xff09;技术&＃xff0c;它通过改写请求报文的MAC地址&＃xff0c;将请求发送到真实服务器&＃xff0c;而真实服务器将响应直接返回给客户。
LVS还提供的另外两种IP负载均衡技术是&＃xff1a;VS/NAT&＃xff08;Virtual Server via Network Address Translation&＃xff09;和VS/TUN&＃xff08;Virtual Server via IP Tunneling&＃xff09;。
LVS通过MAC地址改写和网络地址转换等方式来同步转发请求&＃xff0c;主要是基于网络层和链路层&＃xff0c;因而效率非常高。
引入LVS后&＃xff0c;Nginx变成了集群&＃xff0c;Keepalived主要用来保证LVS的高可用&＃xff0c;建立LVS双机热备。LVS 可以对后端Nginx进行健康检查&＃xff08;不能重新发送请求&＃xff09;。LVS也支持多种负载调度算法&＃xff0c;如&＃xff1a;RR, WRR, LC, WLC, LBLC, LBLCR, DH, SH。

4. DNS和CDN网络优化

DNS&＃xff08;Domain Name System&＃xff09;中一个域名可对应多个IP&＃xff0c;因而可通过DNS轮询来实现负载均衡。同时DNS智能解释可保证返回给用户的IP离用户尽可能的近。
还可以进一步按照业务系统拆分二级域名&＃xff0c;对于每一个业务系统建立独立的负载均衡层。
CDN&＃xff08;Content Delivery Network&＃xff09;主要用于缓存图片、多媒体文件等各种静态文件资源。将这些静态资源保存到离用户更近的各个网络节点&＃xff0c;可以大大提高用户访问效率和节省服务器外网出口带宽。