linux負載均衡總結性說明（四層負載/七層負載）

1、前言

在常規的運維工做中，常常會用到負載均衡服務器。負載均衡分爲四層負載均衡和七層負載均衡，那麼這二者有什麼不一樣？

2、什麼是負載均衡

1）負載均衡創建在現有的網絡結構之上，它提供了一種廉價有效透明的方法擴展網絡設備和服務器的寬帶，增長吞吐量，增強網絡的處理能力，提升的網絡的靈活性和可用性。負載均衡有兩方面的含義：首先，大量的併發訪問或者數據流量分擔到多臺節點設備上分別處理，減小用戶訪問等待時間；其次系統處理能力大幅度提高，增長用戶的好感度

2）簡單來講就是：其一是將大量的併發處理轉發給後端的多個節點處理，減小工做響應時間；其二將單個繁重的工做轉發給後端的多個節點處理，處理完在返回給負載均衡中心，在返回給用戶。目前負載均衡技術大多數是用於提升諸如在web服務器，ftp服務器和其餘關鍵任務服務上的Internet服務器程序的可用性和伸縮性。

3、負載均衡的分類

1）二層負載均衡（mac）

根據OSI模型分爲二層負載，通常是用虛擬mac地址方式，外部對虛擬mac地址請求，負載均衡接收後分配後端實際的mac地址響應

2）三層負載均衡（ip）

通常是採用虛擬ip地址的方式，外部對虛擬的ip地址請求，負載均衡接收後分配後端實際的ip地址響應

3）四層負載均衡（tcp）

在三層負載均衡的基礎上用ip+port接收請求，在轉發到對應的服務器

4）七層負載均衡（http）

根據虛擬的URL或者ip，主機接收請求，在轉發到響應的處理服務器

5）概述

咱們在運維中最多見的是四層負載均衡和七層負載均衡，這裏重點說着兩種負載均衡

1）四層負載均衡就是基於IP+端口的負載均衡；在三層負載均衡的基礎上，經過發佈三層的ip地址（VIP），而後加四層的端口號，來決定那些流量須要作負載，對須要處理的流量進行nat處理，轉發到後端的服務器，並記錄這個tcp或udp流量由哪臺服務器處理的，後續這個鏈接的全部流量都一樣轉發到同一臺服務器處理。

對應的負載均衡器叫四層交換機，主要分析ip層以及TCP/UDP層，實現四層負載均衡。這種負載均衡不理解應用協議（如HTTP/FTP/MySQL等）。

實現四層負載均衡器的軟件有：

F5:硬件負載均衡器，功能很好，可是成本很高

lvs：重量級的四層負載均衡

LVS 不像 HAProxy 等七層軟負載面向的是 HTTP 包，因此七層負載能夠作的 URL 解析等工做，LVS 沒法完成。

LVS 是四層負載均衡，也就是說創建在 OSI 模型的第四層——傳輸層之上，傳輸層上有咱們熟悉的 TCP/UDP，LVS 支持 TCP/UDP 的負載均衡。由於 LVS 是四層負載均衡，所以它相對於其它高層負載均衡的解決辦法，好比 DNS 域名輪流解析、應用層負載的調度、客戶端的調度等，它的效率是很是高的。

nginx：輕量級的四層負載軟件，帶緩存功能，正則表達式比較靈活

haproxy：模擬四層轉發，比較靈活

2）七層負載均衡是基於虛擬的URL或者主機ip的負載均衡器；在四層負載均衡的基礎上（沒有四層是絕對不可能有七層的）

對應的負載均衡器稱爲7層交換機，除了支持四層負載均衡之外，還能分析應用層的信息，如HTTP協議URL或Cookie信息，實現七層負載均衡，此種負載均衡器能理解應用協議。

實現七層負載均衡的軟件有：

haproxy：天生的負載均衡技能，全面支持七層代理，會話保持，標記，路徑轉移；

nginx：nginx的stream模塊支持七層負載均衡，使用相似http模塊，後面會專有一篇文章進行解讀

3、二者之間的區別

1）從技術理論上分析

        所謂的四層負載均衡，也就是主要經過報文中的目標地址和端口，在加上負載均衡設備的服務選擇方式，絕對最終選擇的內部服務器 。

       以常見的TCP爲例子，負載均衡設備在接收到一個來自客戶的SYN請求時，經過報文中的目標ip和端口選擇一個最佳的服務器，並對報文中的目標ip地址進行更改（改成後端服務器的ip），直接轉發給該服務器。tcp的鏈接創建，即三次握手是客戶端和服務端直接創建的，負載均衡設備只是起到一個相似路由器的轉發動做。在某些部署的狀況下，爲保證服務器回包能夠正確返回給負載均衡器，在轉發報文的同時還會將報文中的源地址進行修改

        所謂七層負載均衡，也稱爲內容交換，也就是主要經過報文中的真正有意義的應用層內容，在加上負載均衡設備設置的服務器選擇方式，決定最終選擇的服務器

        以常見的TCP爲例，負載均衡設備若是要根據真正的應用層內容在選擇服務器，只能先代理最終的服務器和客戶端創建鏈接（三次握手後），才能接受到客戶端發送的真正應用層內容的報文，而後在根據報文中的特定字段，更相似於一個代理服務器。負載均衡和前端的客戶端以及後端的服務器會分別創建TCP鏈接。因此從這個技術原理上來看，七層負載均衡明顯的對負載均衡設備的要求更高，處理七層的能力也必然會低於四層模式的部署方式。

2）https://cloud.tencent.com/developer/article/1026930