4层负载均衡:
基于IP+端口,利用某种算法将报文转发给某个后端服务器,实现负载均衡地落到后端服务器上。
主要功能:
- 解耦vip和rs
- NAT
- 防攻击syn proxy
常见的调度算法原理:
-
RR轮询:Round Robin,将所有请求平均分配给每个真实服务器RS
-
加权RR轮询:给每个后端服务器一个权值比例,将请求按照比例分配
-
最小连接:把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器
-
五元组hash:根据sip、sport、proto、dip、dport对静态分配的服务器做散列取模(缺点:当后端某个服务器故障后,所有连接都重新计算,影响整个hash环)
-
一致性hash:只影响故障服务器上的连接session,其余服务器上的连接不受影响
4层负载均衡特点
- 大部分都是通过dpdk技术实现,技术成熟,大厂都在用
- 纯用户态协议栈,kernel bypass ,消除协议栈瓶颈
- 无缓存,零拷贝,大页内存
- 仅针对4层数据包转发,小包转发可达到限速,可承受高cps
7层负载均衡:
Nginx,应用最广的7层反向代理,Nginx七层负载均衡是在应用层(HTTP/HTTPS)上进行的,可以根据HTTP请求的具体内容,如URL、Cookie、Header等,来决定将请求转发到哪个后端服务器。这种方式不仅能够均衡服务器的计算负载,还能实现更复杂的路由策略,例如:会话粘性(Sticky Sessions):确保用户的会话请求始终被定向到同一个后端服务器。基于内容的路由:根据请求的内容(如URL、头部信息)将请求分发到不同的服务器。
- 模块化设计,较好的扩展性和可靠性
- 基于master/worker架构设计
- 支持热部署,可在线升级
- 不停机更新配置文件、更换日志文件、更新服务器二进制
- 较低的内存消耗
- 事件驱动:异步非阻塞模型,支持aio,mmap(内存映射)
区别
四层负载均衡(Layer 4 Load Balancing)
- 在传输层(Transport Layer)上进行。
- 关注网络层面的信息,如源和目标IP地址、端口号等。
- 根据网络信息决定将数据包转发到哪个服务器。
- 不深入检查数据包的内容。
- 主要适用于基于TCP/UDP的流量,如HTTP和HTTPS。
七层负载均衡(Layer 7 Load Balancing)
- 在应用层(Application Layer)上进行。
- 深入检查网络流量的内容,如HTTP请求头、URL、Cookie等。
- 根据流量内容做复杂的路由决策。
- 可以处理多种应用层协议,不仅限于HTTP。