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当单服务器的性能无法满足业务需求时,就需要设计高性能集群来提升系统整体的处理性能。
高性能集群的复杂性主要体现在需要增加一个任务分配器,以及为任务选择一个合适的负载均衡器。负载均衡不只是为了计算单元的负载达到均衡状态,他依据分配算法目标,有的基于负载考虑,有的基于性能(吞吐量、响应时间)考虑,有的基于业务考虑。
DNS 负载均衡
DNS 是最简单也是最常见的负载均衡方式,一般用来实现地理级别的均衡。DNS 负载均衡实现简单、成本低,但也存在粒度太粗、负载均衡算法少等缺点。仔细分析一下优缺点,
优点:
简单、成本低:负载均衡工作交给 DNS 服务器处理,无须自己开发或者维护负载均衡设备。
就近访问,提升访问速度:DNS 解析时可以根据请求来源 IP,解析成距离用户最近的服务器地址,可以加快访问速度,改善性能。
缺点:
更新不及时:DNS 缓存的时间比较长,修改 DNS 配置后,由于缓存的原因,还是有很多用户会继续访问修改前的 IP,这样的访问会失败,达不到负载均衡的目的,并且也影响用户正常使用业务。
扩展性差:DNS 负载均衡的控制权在域名商那里,无法根据业务特点针对其做更多的定制化功能和扩展特性。
分配策略比较简单:DNS 负载均衡支持的算法少;不能区分服务器的差异(不能根据系统与服务的状态来判断负载);也无法感知后端服务器的状态。
针对 DNS 负载均衡的一些缺点,对于时延和故障敏感的业务,有一些公司自己实现了 HTTP-DNS 的功能,即使用 HTTP 协议实现一个私有的 DNS 系统。这样的方案和通用的 DNS 优缺点正好相反。
硬件负载均衡
硬件负载均衡是通过单独的硬件设备来实现负载均衡功能,这类设备和路由器、交换机类似,可以理解为一个用于负载均衡的基础网络设备。目前业界典型的硬件负载均衡设备有两款:F5 和 A10。这类设备性能强劲、功能强大,但价格都不便宜,一般只有“土豪”公司才会考虑使用此类设备。普通业务量级的公司一是负担不起,二是业务量没那么大,用这些设备也是浪费。
硬件负载均衡的优点是:
功能强大:全面支持各层级的负载均衡,支持全面的负载均衡算法,支持全局负载均衡。
性能强大:对比一下,软件负载均衡支持到 10 万级并发已经很厉害了,硬件负载均衡可以支持 100 万以上的并发。
稳定性高:商用硬件负载均衡,经过了良好的严格测试,经过大规模使用,稳定性高。
支持安全防护:硬件均衡设备除具备负载均衡功能外,还具备防火墙、防 DDoS 攻击等安全功能。
硬件负载均衡的缺点是:
价格昂贵
扩展能力差:硬件设备,可以根据业务进行配置,但无法进行扩展和定制。
软件负载均衡
软件负载均衡通过负载均衡软件来实现负载均衡功能,常见的有 Nginx 和 LVS,其中 Nginx 是软件的 7 层负载均衡,LVS 是 Linux 内核的 4 层负载均衡。4 层和 7 层的区别就在于协议和灵活性,Nginx 支持 HTTP、E-mail 协议;而 LVS 是 4 层负载均衡,和协议无关,几乎所有应用都可以做,例如,聊天、数据库等。
软件和硬件的最主要区别就在于性能,硬件负载均衡性能远远高于软件负载均衡性能。Ngxin 的性能是万级,一般的 Linux 服务器上装一个 Nginx 大概能到 5 万 / 秒;LVS 的性能是十万级,据说可达到 80 万 / 秒;而 F5 性能是百万级,从 200 万 / 秒到 800 万 / 秒都有。当然,软件负载均衡的最大优势是比硬件负载均衡便宜。
软件负载均衡的优点:
简单:无论是部署还是维护都比较简单。
便宜:只要买个 Linux 服务器,装上软件即可。
灵活:4 层和 7 层负载均衡可以根据业务进行选择;也可以根据业务进行比较方便的扩展,例如,可以通过 Nginx 的插件来实现业务的定制化功能。
性能一般:一个 Nginx 大约能支撑 5 万并发。
功能没有硬件负载均衡那么强大。一般不具备防火墙和防 DDoS 攻击等安全功能。
参考来源:极客时间
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