负载均衡

• 全称 Load balancing

  • 从单机拓展到多机后，需要一种既定策略，将 客户端请求 均匀地分发给 各个服务器

• 好处

  • 检测服务器可用性，排除单点故障，防止请求到达不可用的服务器
  • 防止单个服务器过载
  • 会话保留，复用连接

• 三种简单的实现方式

  • DNS(不推荐)

    • 添加一系列A记录，将一个域名指向多个不同的IP地址，轮流分发
    • 缺陷
      • DNS不会检查服务器可用性，即使挂了也会返回IP地址
      • 更新不及时，解析结果往往有缓存，无法立即生效

  • 客户端

    • 把多个IP地址写入客户端，让其自行选择可用的

  • 子域名

    • 实现 不同域名 解析到 不同公网ip

• 7层网络模型

  • 物理层（第 1 层）：通过物理介质传输原始比特流，即物理信号（Symbol）

  • 数据链路层（第 2 层）：提供可靠的节点间数据帧（Frame）传输机制，具体工作包括 目标MAC寻址

  • 网络层（第 3 层）：决定数据包（Packet）传输将采取的物理路径，支持 IP、ARP 等协议，具体工作包括 目标IP寻址、路由路线和流量控制

  • 传输层（第 4 层）：提供可靠的报文（Datagram）传输机制，支持 TCP、UDP 等传输协议，具体工作包括 根据协议确定目标端口号

  • 会话层（第 5 层）：负责管理会话，以支持通过多次传输连续交换信息

  • 表现层（第 6 层）：将来自网络服务的数据翻译成应用层可用的格式，具体工作包括字符编码转换、数据压缩、加密解密等

  • 应用层（第 7 层）：提供高级 API 的人机交互层，应用能够通过该层访问网络服务，如资源共享、远程文件访问等

• 根据模型，理论上，在2-7层都有机会变更目标终点

  • 2层(很少用)

    • 将 虚拟MAC地址 根据既定策略映射到 实际MAC地址

  • 3层(很少用)

    • 解析虚拟IP

  • 上面两种都是偏底层，越靠近底层，能用来分发决策的信息越少

  • 所以更多使用下面的

  • 4层

    • 基于 IP地址 和 包头部端口号 进行分发，不考虑数据包内容
    • 收到请求后，对数据包进行NAT转换
      • 将目标 IP 地址修改成实际服务器的地址
    • 在将服务器响应转发给客户端之前
      • 再将源 IP 地址改成自身的 IP 地址
    • 实现
      • 通常是专用的硬件设备，NAT 操作可能会由专用芯片来完成

  • 7层(严格讲是 5 ~ 7 层)

    • 根据 应用层协议信息(比如HTTP header) 以及 数据包内容 进行分发

    • 虽然在7层需要读取请求和响应内容，计算更多，但性能不见得比4层差

      • 因为有更全面的上下文信息，可以进行更聪明的全局决策
      • 比如剔除慢速连接，重定向超时请求，对内容压缩优化

    • 例子

      • 可通过Nginx，实现一个公网ip的请求均匀分发到多台内网ip机器上，保证资源合理分配