负载均衡——LVS，HAProxy和Nginx对比分析

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

目前，在线上环境中应用较多的负载均衡器硬件有F5 BIG-IP，但是硬件设备昂贵，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，结合高可用软件有Heartbeat、Keepalived，可以搭建出承载海量请求的成熟架构如LVS+Keepalived、HAProxy+keepalived等.

三种负载均衡软件LVS、HAProxy和Nginx的优缺点说明如下：

LVS的优点：

LVS的缺点：

HAProxy的优点：

Nginx的优点：

Nginx的缺点：

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

对于一个大型后台系统来说，LVS、HAProxy和Nginx常常可以配合使用在不同的层级，LVS用在接入层的最前端，承担最大规模的流量分发；HAProxy负责按域名分流；而Nginx只需要作为Web服务器负责单机内多实例的负载均衡，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，就是在对后台服务器进行负载均衡时，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，七层负载均衡通过报文中的应用层信息(URL、HTTP头部等信息)，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，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，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，而不仅仅是IP端口分发流量，还可以修改客户端的请求和服务器的响应（例如HTTP请求中的Header的重写），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，黑客会对同一目标大量发送SYN报文，耗尽服务器上的相关资源，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；而在七层模式下这些SYN攻击在负载均衡设备上就截止，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，过滤SQL Injection等应用层面的特定攻击手段，进一步提高系统整体安全。

这是网上摘抄的文章，正好想了解一下负载均衡，看这篇文章写的比较易懂，就。。。。

对于数据流量过大的网络中，往往单一设备无法承担，需要多台设备进行数据分流，而负载均衡器就是用来将数据分流到多台设备的一个转发器。

目前有许多不同的负载均衡技术用以满足不同的应用需求，如软/硬件负载均衡、本地/全局负载均衡、更高网络层负载均衡，以及链路聚合技术。

腾讯、淘宝、新浪等大型门户及商业网站使用的是软负载均衡器Nginx，而农行用的是F5硬负载均衡器，这里就简单介绍下这两种技术：

一.软件负载均衡解决方案

在一台服务器的操作系统上，安装一个附加软件来实现负载均衡，如Nginx负载均衡（我们管理系统平台使用的也是这款均衡器）。它的优点是基于特定环境、配置简单、使用灵活、成本低廉，可以满足大部分的负载均衡需求。

1.什么是Nginx

Nginx ("engine x") 是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器。可以说Nginx是目前使用最为广泛的HTTP软负载均衡器，其将源代码以类BSD许可证的形式发布（商业友好），同时因高效的性能、稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名于业界。像腾讯、淘宝、新浪等大型门户及商业网站都采用Nginx进行HTTP网站的数据分流。

2.Nginx的功能特点

a.工作在网络的7层之上，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；

b.Nginx对网络的依赖比较小；

c.Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便；

d.也可以承担高的负载压力且稳定，一般能支撑超过1万次的并发；

e.Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点，不过其中缺点就是不支持url来检测；

f.Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载；

g.Nginx能支持http和Email，这样就在适用范围上面小很多；

h.不支持Session的保持、对Big request header的支持不是很好，另外默认的只有Round-robin和IP-hash两种负载均衡算法。

3.Nginx的原理

Nginx采用的是反向代理技术，代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。反向代理负载均衡技术是把将来自internet上的连接请求以反向代理的方式动态地转发给内部网络上的多台服务器进行处理，从而达到负载均衡的目的。

二.硬件负载均衡解决方案

直接在服务器和外部网络间安装负载均衡设备，这种设备我们通常称之为负载均衡器。由于专门的设备完成专门的任务，独立于操作系统，整体性能得到大量提高，加上多样化的负载均衡策略，智能化的流量管理，可达到最佳的负载均衡需求。一般而言，硬件负载均衡在功能、性能上优于软件方式，不过成本昂贵，比如最常见的就是F5负载均衡器。

1.什么是F5 BIG-IP

F5负载均衡器是应用交付网络的全球领导者F5 Networks公司提供的一个负载均衡器专用设备，F5 BIG-IP LTM 的官方名称叫做本地流量管理器，可以做4-7层负载均衡，具有负载均衡、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—包过滤、包消毒等功能。

2.F5 BIG-IP用作HTTP负载均衡器的主要功能

a.F5 BIG-IP提供12种灵活的算法将所有流量均衡的分配到各个服务器，而面对用户，只是一台虚拟服务器。

b.F5 BIG-IP可以确认应用程序能否对请求返回对应的数据。假如F5 BIG-IP后面的某一台服务器发生服务停止、死机等故障，F5会检查出来并将该服务器标识为宕机，从而不将用户的访问请求传送到该台发生故障的服务器上。这样，只要其它的服务器正常，用户的访问就不会受到影响。宕机一旦修复，F5 BIG-IP就会自动查证应用已能对客户请求作出正确响应并恢复向该服务器传送。

c.F5 BIG-IP具有动态Session的会话保持功能。

d.F5 BIG-IP的iRules功能可以做HTTP内容过滤，根据不同的域名、URL，将访问请求传送到不同的服务器。

三.方案优缺点对比

1.基于硬件的方式(F5)

优点：能够直接通过智能交换机实现,处理能力更强，而且与系统无关，负载性能强更适用于一大堆设备、大访问量、简单应用。

缺点：成本高，除设备价格高昂，而且配置冗余，很难想象后面服务器做一个集群，但最关键的负载均衡设备却是单点配置；无法有效掌握服务器及应用状态。

硬件负载均衡，一般都不管实际系统与应用的状态，而只是从网络层来判断，所以有时候系统处理能力已经不行了，但网络可能还来 得及反应（这种情况非常典型，比如应用服务器后面内存已经占用很多，但还没有彻底不行，如果网络传输量不大就未必在网络层能反映出来）。

2.基于软件的方式(Nginx)

优点：基于系统与应用的负载均衡，能够更好地根据系统与应用的状况来分配负载。这对于复杂应用是很重要的，性价比高，实际上如果几台服务器，用F5之类的硬件产品显得有些浪费，而用软件就要合算得多，因为服务器同时还可以跑应用做集群等。

缺点：负载能力受服务器本身性能的影响，性能越好，负载能力越大。

国内据说迪普和深信服做的不错，手头没有啥资料，就不介绍了。

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