在軟件系統的架構設計中尿这，對集群的負載均衡設計是作為高性能系統優(yōu)化環(huán)節(jié)中必不可少的方案簇抵。負載均衡本質上是用于將用戶流量進行均衡減壓的，因此在互聯網的大流量項目中射众，其重要性不言而喻碟摆。
一、什么是負載均衡叨橱？
早期的互聯網應用典蜕，由于用戶流量比較小断盛，業(yè)務邏輯也比較簡單，往往一個單服務器就能滿足負載需求愉舔。隨著現在互聯網的流量越來越大钢猛，稍微好一點的系統，訪問量就非常大了轩缤，并且系統功能也越來越復雜命迈，那么單臺服務器就算將性能優(yōu)化得再好，也不能支撐這么大用戶量的訪問壓力了火的，這個時候就需要使用多臺機器壶愤，設計高性能的集群來應對。
那么馏鹤，多臺服務器是如何去均衡流量征椒、如何組成高性能的集群的呢？
此時就需要請出 「負載均衡器」 入場了假瞬。
負載均衡（Load Balancer）是指把用戶訪問的流量陕靠，通過「負載均衡器」，根據某種轉發(fā)的策略脱茉，均勻的分發(fā)到后端多臺服務器上剪芥，后端的服務器可以獨立的響應和處理請求，從而實現分散負載的效果琴许。負載均衡技術提高了系統的服務能力税肪，增強了應用的可用性。
（可以按照圖中去理解榜田，圖片來源網絡）
二益兄、負載均衡方案有幾種？
目前市面上最常見的負載均衡技術方案主要有三種：
基于DNS負載均衡
基于硬件負載均衡
基于軟件負載均衡
三種方案各有優(yōu)劣箭券，DNS負載均衡可以實現在地域上的流量均衡净捅，硬件負載均衡主要用于大型服務器集群中的負載需求，而軟件負載均衡大多是基于機器層面的流量均衡辩块。在實際場景中蛔六，這三種是可以組合在一起使用。下面來詳細講講：
基于DNS負載均衡
（網絡圖片）
基于DNS來做負載均衡其實是一種最簡單的實現方案废亭，通過在DNS服務器上做一個簡單配置即可国章。
其原理就是當用戶訪問域名的時候，會先向DNS服務器去解析域名對應的IP地址豆村，這個時候我們可以讓DNS服務器根據不同地理位置的用戶返回不同的IP液兽。比如南方的用戶就返回我們在廣州業(yè)務服務器的IP，北方的用戶來訪問的話掌动，我就返回北京業(yè)務服務器所在的IP四啰。
在這個模式下宁玫，用戶就相當于實現了按照「就近原則」將請求分流了，既減輕了單個集群的負載壓力拟逮，也提升了用戶的訪問速度撬统。
使用DNS做負載均衡的方案，天然的優(yōu)勢就是配置簡單敦迄，實現成本非常低，無需額外的開發(fā)和維護工作凭迹。
但是也有一個明顯的缺點是：當配置修改后罚屋，生效不及時。這個是由于DNS的特性導致的嗅绸，DNS一般會有多級緩存脾猛，所以當我們修改了DNS配置之后，由于緩存的原因鱼鸠，會導致IP變更不及時猛拴，從而影響負載均衡的效果。
另外蚀狰，使用DNS做負載均衡的話愉昆，大多是基于地域或者干脆直接做IP輪詢，沒有更高級的路由策略麻蹋，所以這也是DNS方案的局限所在跛溉。
基于硬件負載均衡
（網絡圖片）
硬件的負載均衡那就比較牛逼了，比如大名鼎鼎的?F5 Network Big-IP?扮授，也就是我們常說的?F5?芳室，它是一個網絡設備，你可以簡單的理解成類似于網絡交換機的東西刹勃，完全通過硬件來抗壓力堪侯，性能是非常的好，每秒能處理的請求數達到百萬級荔仁，即 幾百萬/秒 的負載伍宦，當然價格也就非常非常貴了，十幾萬到上百萬人民幣都有咕晋。
因為這類設備一般用在大型互聯網公司的流量入口最前端雹拄，以及政府、國企等不缺錢企業(yè)會去使用掌呜。一般的中小公司是不舍得用的滓玖。
采用?F5?這類硬件做負載均衡的話，主要就是省心省事质蕉，買一臺就搞定势篡，性能強大翩肌，一般的業(yè)務不在話下。而且在負載均衡的算法方面還支持很多靈活的策略禁悠，同時還具有一些防火墻等安全功能念祭。但是缺點也很明顯，一個字：貴碍侦。
基于軟件負載均衡
（網絡圖片）
軟件負載均衡是指使用軟件的方式來分發(fā)和均衡流量粱坤。軟件負載均衡，分為7層協議 和 4層協議瓷产。
網絡協議有七層站玄，基于第四層傳輸層來做流量分發(fā)的方案稱為4層負載均衡，例如?LVS?濒旦，而基于第七層應用層來做流量分發(fā)的稱為7層負載均衡株旷，例如?Nginx?。這兩種在性能和靈活性上是有些區(qū)別的尔邓。
基于4層的負載均衡性能要高一些晾剖，一般能達到 幾十萬/秒 的處理量，而基于7層的負載均衡處理量一般只在 幾萬/秒 梯嗽。
基于軟件的負載均衡的特點也很明顯齿尽，便宜。在正常的服務器上部署即可慷荔，無需額外采購雕什，就是投入一點技術去優(yōu)化優(yōu)化即可，因此這種方式是互聯網公司中用得最多的一種方式显晶。
三贷岸、常用的均衡算法有哪些？
上面講完了常見的負載均衡技術方案磷雇，那么接下來咱們看一下偿警，在實際方案應用中，一般可以使用哪些均衡算法唯笙？
輪詢策略
負載度策略
響應策略
哈希策略
下面來分別介紹一下這幾種均衡算法/策略的特點：
輪詢策略
輪詢策略其實很好理解螟蒸，就是當用戶請求來了之后，「負載均衡器」將請求輪流的轉發(fā)到后端不同的業(yè)務服務器上崩掘。這個策略在DNS方案中用的比較多七嫌，無需關注后端服務的狀態(tài)，只藥有請求苞慢，就往后端輪流轉發(fā)诵原，非常的簡單、實用。
在實際應用中绍赛，輪詢也會有多種方式蔓纠，有按順序輪詢的、有隨機輪詢的吗蚌、還有按照權重來輪詢的腿倚。前兩種比較好理解，第三種按照權重來輪詢蚯妇，是指給每臺后端服務設定一個權重值敷燎，比如性能高的服務器權重高一些，性能低的服務器給的權重低一些箩言，這樣設置的話懈叹，分配流量的時候，給權重高的更多流量分扎，可以充分的發(fā)揮出后端機器的性能。
負載度策略
負載度策略是指當「負載均衡器」往后端轉發(fā)流量的時候胧洒，會先去評估后端每臺服務器的負載壓力情況畏吓，對于壓力比較大的后端服務器轉發(fā)的請求就少一些，對于壓力比較小的后端服務器可以多轉發(fā)一些請求給它卫漫。
這種方式就充分的結合了后端服務器的運行狀態(tài)菲饼，來動態(tài)的分配流量了，比輪詢的方式更為科學一些列赎。
但是這種方式也帶來了一些弊端宏悦，因為需要動態(tài)的評估后端服務器的負載壓力，那這個「負載均衡器」除了轉發(fā)請求以外包吝，還要做很多額外的工作饼煞，比如采集 連接數、請求數诗越、CPU負載指標砖瞧、IO負載指標等等，通過對這些指標進行計算和對比嚷狞，判斷出哪一臺后端服務器的負載壓力較大块促。
因此這種方式帶來了效果優(yōu)勢的同時，也增加了「負載均衡器」的實現難度和維護成本床未。
響應策略
響應策略是指竭翠，當用戶請求過來的時候，「負載均衡器」會優(yōu)先將請求轉發(fā)給當前時刻響應最快的后端服務器薇搁。
也就是說斋扰，不管后端服務器負載高不高，也不管配置如何，只要覺得這個服務器在當前時刻能最快的響應用戶的請求褥实，那么就優(yōu)先把請求轉發(fā)給它呀狼，這樣的話，對于用戶而言损离，體驗也最好哥艇。
那「負載均衡器」是怎么知道哪一臺后端服務在當前時刻響應能力最佳呢？
這就需要「負載均衡器」不停的去統計每一臺后端服務器對請求的處理速度了僻澎，比如一分鐘統計一次貌踏，生成一個后端服務器處理速度的排行榜。然后「負載均衡器」根據這個排行榜去轉發(fā)服務窟勃。
那么這里的問題就是統計的成本了祖乳，不停的做這些統計運算本身也會消耗一些性能，同時也會增加「負載均衡器」的實現難度和維護成本秉氧。
哈希策略
Hash策略也比較好理解眷昆，就是將請求中的某個信息進行hash計算，然后根據后端服務器臺數取模汁咏，得到一個值亚斋，算出相同值的請求就被轉發(fā)到同一臺后端服務器中。
常見的用法是對用戶的IP或者ID進行這個策略攘滩，然后「負載均衡器」就能保證同一個IP來源或者同一個用戶永遠會被送到同一個后端服務器上了帅刊，一般用于處理緩存、會話等功能的時候特別好用漂问。
以上赖瞒，就是實現高性能負載均衡的常見技術方案和策略了，歡迎大家一起交流蚤假。
