4层（L4）和7层（L7）负载均衡转发是两种不同层级的流量分发机制，它们在工作层级、转发依据、功能能力、性能开销、应用场景等方面有显著区别。
下面从多个维度详细对比它们的不同点：
✅ 一、工作层级不同（OSI 模型）
| 层级 | 名称 | 负载均衡类型 |
|---|---|---|
| 第4层 | 传输层（Transport Layer） | L4 负载均衡 |
| 第7层 | 应用层（Application Layer） | L7 负载均衡 |
- L4：基于 IP + 端口 + 协议（TCP/UDP） 进行转发。
- L7：基于 应用层内容（如 HTTP 方法、URL、Header、Cookie 等）进行转发。
✅ 二、转发依据不同（核心区别）
| 维度 | L4 负载均衡 | L7 负载均衡 |
|---|---|---|
| 转发依据 | 源/目的 IP、端口、协议 | HTTP/HTTPS 请求内容（URL、Host、Header、Cookie 等） |
| 能否解析应用内容 | ❌ 不能解析 HTTP 报文 | ✅ 可解析 HTTP 方法、路径、参数等 |
| 示例 | 转发所有到 :80 的 TCP 流量 | 转发 /api/* 到后端 A，/static/* 到后端 B |
✅ 三、连接处理方式不同
🔹 L4 负载均衡：透传或 NAT 模式
- Full NAT：LB 修改源/目的 IP 和端口（常见于硬件设备）
- DR（Direct Return） ：LB 修改目的 MAC，后端直接返回客户端（高性能）
- Tunneling：封装原始包（如 IP-in-IP）
- 连接代理（Proxy） ：LB 终止客户端连接，再建立与后端的连接（如 F5、LVS-TUN/DR）
✅ 特点：不解析应用层内容，只做连接转发
🔹 L7 负载均衡：全代理模式（Full Proxy）
- LB 终止客户端连接（TCP 3次握手完成）
- 解析应用层协议（如 HTTP）
- 根据内容决定转发目标
- 再与后端服务器建立新的连接
✅ 特点：LB 是“中间人”，能看到并处理应用数据
✅ 四、功能能力对比
| 功能 | L4 负载均衡 | L7 负载均衡 |
|---|---|---|
| 基于 URL 路由 | ❌ 不支持 | ✅ 支持（如 /api → serverA） |
| 基于 Host 路由 | ❌ 不支持 | ✅ 支持（如 a.com vs b.com） |
| SSL 卸载 | ⚠️ 部分支持（需终止连接） | ✅ 支持（解密 HTTPS，再转发） |
| 内容重写 | ❌ 不支持 | ✅ 支持（修改 Header、Cookie） |
| 压缩 | ❌ 不支持 | ✅ 支持（Gzip 压缩响应） |
| 缓存 | ❌ 不支持 | ✅ 支持（静态资源缓存） |
| WAF / 安全策略 | ❌ 弱 | ✅ 强（可检测 SQL 注入、XSS） |
| 灰度发布 / A/B 测试 | ❌ 不支持 | ✅ 支持（基于 Header 或 Cookie） |
| gRPC / WebSocket 支持 | ⚠️ 有限 | ✅ 支持（应用层感知） |
✅ 五、性能与开销对比
| 指标 | L4 负载均衡 | L7 负载均衡 |
|---|---|---|
| 性能 | ⚡ 极高（接近线速） | ⚠️ 较低（需解析应用层） |
| 延迟 | 低（微秒级） | 较高（毫秒级，因解析和代理） |
| CPU 开销 | 低 | 高（尤其 HTTPS 卸载） |
| 吞吐量 | 高（10Gbps+ 常见） | 中等（依赖硬件和优化） |
| 连接数 | 高（百万级） | 中等（受内存和连接复用影响） |
🔹 L4 更适合“大流量、低延迟”场景，L7 更适合“智能调度、安全控制”场景。
✅ 六、典型实现技术
| 类型 | 代表技术/产品 |
|---|---|
| L4 负载均衡 | - LVS（Linux Virtual Server） - F5 L4 模式 - IPVS - AWS NLB（Network Load Balancer） - MetalLB（BGP 模式） |
| L7 负载均衡 | - Nginx - HAProxy - F5 iRules（L7 模式） - AWS ALB（Application Load Balancer） - Envoy / Istio - Traefik |
✅ 七、应用场景对比
| 场景 | 推荐类型 | 原因 |
|---|---|---|
| 数据库负载均衡（MySQL） | ✅ L4 | 只需按端口转发，无需解析 SQL |
| 游戏服务器（UDP） | ✅ L4 | 高性能、低延迟 |
| 视频流媒体（RTMP） | ✅ L4 | 大流量、透传协议 |
| Web 服务（HTTP/HTTPS） | ✅ L7 | 可基于 URL、Host 路由 |
| 多租户 SaaS 平台 | ✅ L7 | 支持 a.company.com → 租户 A |
| API 网关 | ✅ L7 | 需要认证、限流、日志等 |
| 微服务网关 | ✅ L7 | 支持 gRPC、JWT、灰度发布 |
✅ 八、示例对比
场景：用户访问 https://shop.example.com/cart
| 步骤 | L4 负载均衡 | L7 负载均衡 |
|---|---|---|
1. 客户端连接 :443 | LB 接收 TCP 连接 | LB 接收 TCP 连接 |
| 2. SSL 握手 | ❌ 不解密（直通） | ✅ 解密（SSL 卸载） |
| 3. HTTP 请求到达 | ❌ 无法读取 HTTP | ✅ 读取 Host: shop.example.com |
| 4. 路由决策 | 转发到所有后端 | 只转发到 shop 服务组 |
| 5. 后端选择 | 轮询或 IP Hash | 基于路径 /cart 选择购物车服务 |
✅ 总结：核心区别一览表
| 对比维度 | L4 负载均衡 | L7 负载均衡 |
|---|---|---|
| 工作层级 | 传输层（TCP/UDP） | 应用层（HTTP/HTTPS） |
| 转发依据 | IP + 端口 | HTTP 内容（URL、Header 等） |
| 是否解析应用 | ❌ 否 | ✅ 是 |
| SSL 卸载 | ❌ 通常不支持 | ✅ 支持 |
| 功能丰富性 | 简单 | 丰富（路由、安全、缓存等） |
| 性能 | ⚡ 高 | ⚠️ 中等 |
| 延迟 | 低 | 较高 |
| 适用协议 | TCP、UDP | HTTP、HTTPS、gRPC、WebSocket 等 |
| 典型产品 | LVS、NLB | Nginx、ALB、F5、Envoy |
🎯 最终结论：
- L4 负载均衡：像“交通警察”，只看车牌（IP）和车型（端口），快速分流。
- L7 负载均衡：像“智能导览员”，能读懂目的地（URL），按内容精准引导。
根据业务需求选择：
- 要高性能、低延迟 → 选 L4
- 要智能路由、安全控制、高级功能 → 选 L7
- 实际生产中，常L4 + L7 结合使用（如 NLB → ALB → EC2）
