在業(yè)務初期，我們一般會先使用單臺服務器對外提供服務。隨著業(yè)務流量越來越大，單臺服務器無論如何優(yōu)化，無論采用多好的硬件，總會有性能天花板，當單服務器的性能無法滿足業(yè)務需求時，就需要把多臺服務器組成集群系統(tǒng)提高整體的處理性能。

基于上述需求，我們要使用統(tǒng)一的流量入口來對外提供服務，本質(zhì)上就是需要一個流量調(diào)度器，通過均衡的算法，將用戶大量的請求流量均衡地分發(fā)到集群中不同的服務器上。這其實就是我們今天要說的負載均衡，什么是負載均衡？

使用負載均衡可以給我們帶來的幾個好處：

提高了系統(tǒng)的整體性能；

提高了系統(tǒng)的擴展性；

提高了系統(tǒng)的可用性

負載均衡類型

什么是負載均衡？廣義上的負載均衡器大概可以分為 3 類，包括：DNS 方式實現(xiàn)負載均衡、硬件負載均衡、軟件負載均衡。

（一）DNS 實現(xiàn)負載均衡

DNS 實現(xiàn)負載均衡是最基礎簡單的方式。一個域名通過 DNS 解析到多個 IP，每個 IP 對應不同的服務器實例，這樣就完成了流量的調(diào)度，雖然沒有使用常規(guī)的負載均衡器，但實現(xiàn)了簡單的負載均衡功能。

通過 DNS 實現(xiàn)負載均衡的方式，最大的優(yōu)點就是實現(xiàn)簡單，成本低，無需自己開發(fā)或維護負載均衡設備，不過存在一些缺點：

①服務器故障切換延遲大，服務器升級不方便。我們知道 DNS 與用戶之間是層層的緩存，即便是在故障發(fā)生時及時通過 DNS 修改或摘除故障服務器，但中間經(jīng)過運營商的 DNS 緩存，且緩存很有可能不遵循 TTL 規(guī)則，導致 DNS 生效時間變得非常緩慢，有時候一天后還會有些許的請求流量。

②流量調(diào)度不均衡，粒度太粗。DNS 調(diào)度的均衡性，受地區(qū)運營商 LocalDNS 返回 IP 列表的策略有關系，有的運營商并不會輪詢返回多個不同的 IP 地址。另外，某個運營商 LocalDNS 背后服務了多少用戶，這也會構(gòu)成流量調(diào)度不均的重要因素。

③流量分配策略太簡單，支持的算法太少。DNS 一般只支持 rr 的輪詢方式，流量分配策略比較簡單，不支持權(quán)重、Hash 等調(diào)度算法。

④DNS 支持的 IP 列表有限制。我們知道 DNS 使用 UDP 報文進行信息傳遞，每個 UDP 報文大小受鏈路的 MTU 限制，所以報文中存儲的 IP 地址數(shù)量也是非常有限的，阿里 DNS 系統(tǒng)針對同一個域名支持配置 10 個不同的 IP 地址。

（二）硬件負載均衡

硬件負載均衡是通過專門的硬件設備來實現(xiàn)負載均衡功能，是專用的負載均衡設備。目前業(yè)界典型的硬件負載均衡設備有兩款：F5和A10。

這類設備性能強勁、功能強大，但價格非常昂貴，一般只有土豪公司才會使用此類設備，中小公司一般負擔不起，業(yè)務量沒那么大，用這些設備也是挺浪費的。

硬件負載均衡的優(yōu)點：

功能強大：全面支持各層級的負載均衡，支持全面的負載均衡算法。

性能強大：性能遠超常見的軟件負載均衡器。

穩(wěn)定性高：商用硬件負載均衡，經(jīng)過了良好的嚴格測試，經(jīng)過大規(guī)模使用，穩(wěn)定性高。

安全防護：還具備防火墻、防 DDoS 攻擊等安全功能，以及支持 SNAT 功能。

硬件負載均衡的缺點也很明顯：

①價格貴；

②擴展性差，無法進行擴展和定制；

③調(diào)試和維護比較麻煩，需要專業(yè)人員；

（三）軟件負載均衡

軟件負載均衡，可以在普通的服務器上運行負載均衡軟件，實現(xiàn)負載均衡功能。目前常見的有 Nginx、HAproxy、LVS。其中的區(qū)別：

Nginx：七層負載均衡，支持 HTTP、E-mail 協(xié)議，同時也支持 4 層負載均衡；

HAproxy：支持七層規(guī)則的，性能也很不錯。OpenStack 默認使用的負載均衡軟件就是 HAproxy；

LVS：運行在內(nèi)核態(tài)，性能是軟件負載均衡中最高的，嚴格來說工作在三層，所以更通用一些，適用各種應用服務。

軟件負載均衡的優(yōu)點：

易操作：無論是部署還是維護都相對比較簡單；

便宜：只需要服務器的成本，軟件是免費的；

靈活：4 層和 7 層負載均衡可以根據(jù)業(yè)務特點進行選擇，方便進行擴展和定制功能。