面试刷题35:负载均衡有哪几种实现方式?

今天的问题是:负载均衡是为了解决什么问题?有哪几种实现负载均衡的方式?

解决的问题

把用户的请求分发到多台服务器(更多的资源),解决高并发的问题。

硬件负载均衡

成本比较高,并发数在百万级别,比如F5;

软件负载均衡

HTTP重定向负载均衡

负载均衡过程如上图:

1 请求到负载均衡服务器,

2 根据均衡算法,返回304,重定向到实际负责计算的服务器ip到浏览器,

3 然后浏览器直接请求实际负责计算的服务器,

4 最后实际计算的服务器响应到客户端浏览器。

缺点:

1,请求经过两次服务器(负载均衡服务器,实际计算服务器),增加了响应时间。

2,暴露了实际负载的服务器公网ip到浏览器,安全性比较低。

java代码实现:

response.sendRedirct("http://ip/xxxService?parama=a");

DNS负载均衡

负载均衡过程如上图:

1, 用户请求域名,请求到DNS服务器;

2,DNS服务返回解析的IP地址到客户端;并不暴露到浏览器进行重定向;

3,客户端拿到返回的负责计算的服务器IP,请求服务器;

4,计算服务器返回响应信息;

改进:

1,不用每次都请求负载的ip,可以缓存起来,重复使用,提高性能;

2,dns不用暴露实际计算的服务器ip(不是采用重定向的方式暴露在浏览器,而且做了二次负载均衡,内网的IP不会暴露出来),安全性略好;

异地多活采用的这种方式,一个ip解析到不同区域的IP,实现第一层级的负载均衡,然后基于区域ip做二级的负载均衡;

反向代理负载均衡

负载均衡过程如下:

1,客户端发起请求到负载均衡服务器,负载均衡服务器根据算法得到负载的IP;

2,负载均衡服务器构造请求,请求内网负载的计算服务器;

3, 计算服务器返回响应结果到负载均衡服务器;

4,负载均衡服务器返回响应结果给到客户端。

比如nginx, apache

缺点:基于http层做的负载均衡,是一个比较重的协议,效率略低;

一般适用于比较小的集群,10+规模;

IP层的负载均衡

对网络层的IP地址进行替换,不需要在http层工作,直接在操作系统内核的IP数据包中替换地址。效率比基于HTTP层的反向代理高。

负载均衡过程:

1,客户端请求负载均衡服务器;

2,负载均衡服务器修改目的ip为内网机器的IP ;

3, 内网机器计算完毕,响应的IP改为负载均衡服务器ip的内网地址;

4,负载均衡服务器修改响应的IP为自己的外网IP ,返回结果给到客户端;

缺点:

请求和响应度需要经过负载均衡服务器进行ip层替换,响应数据会成为后期的瓶颈。

数据链路层负载均衡

解决响应数据体量过大效率低的问题。

通过修改数据链路层的mac地址,ip使用的是虚拟IP,来实现负载均衡。

负载均衡过程:

1,客户端请求负载均衡服务器;

2,负载均衡服务器替换mac地址为计算服务器,Ip为负载均衡服务器ip;

3, 计算服务器直接响应数据到客户端;

这种负载均衡方式吞吐量最高,大型互联网公司都是采用这种负载均衡方式。

LVS负载均衡是结合了IP层和数据链路层的负载均衡方式。linux通过配置可以实现这两种负载均衡方式。

小结

本篇从负载均衡出发的目的出发,即为了应对高并发,把请求分摊到更多的服务器上。

从简单到复杂,依次介绍了HTTP重定向实现负载均衡,DNS实现负载均衡,反向代理实现负载均衡,IP层实现负载均衡,数据链路层实现负载均衡。一图胜千言,给出了负载均衡的过程。

一般常用的是DNS和数据链路层负载均衡。

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