如何理解负载均衡以及如何有效进行负载均衡设置

1、服务器负载均衡产生背景随着 Internet 的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据访问流量迅速增长，特别是对数据 中心、大型企业以及门户网站等的访问，其访问跽啻猢崇流量甚至达到了 10Gb/s 的级别；同时，服务器网 站借助 HTTP、FTP、SMTP 等应用程序，为访问者提供了越来越丰富的内容和信息，服务器逐渐 被数据淹没；另外，大部分网站（尤其电子商务等网站）都需要提供不间断 24 小时服务，任何服 务中断或通信中的关键数据丢失都会造成直接的商业损失。所有这些都对应用服务提出了高性能和 高可靠性的需求。 但是，相对于网络技术的发展，服务器处理速度和内存访问速度的增长却远远低于网络带宽和应用 服务的增长，网络带宽增长的同时带来的用户数量的增长，也使得服务器资源消耗严重，因而服务 器成为了网络瓶颈。传统的单机模式，也往往成为网络故障点。

2、针对以上情况，有以下几种解决方案： (1) 服务器进行硬件升级：采用高性能服务器替换现有低性能服务器。 该方案的弊端： 具亘铗想• 高成本：高性能服务器价格昂贵，需要高额成本投入，而原有低性能服务器被闲置，造成资 源浪费。 • 可扩展性差：每一次业务量的提升，都将导致再一次硬件升级的高额成本投入，性能再卓越 的设备也无法满足当前业务量的发展趋势。 • 无法完全解决现在网络中面临的问题：如单点故障问题，服务器资源不够用问题等。 (2) 组建服务器集群，利用负载均衡技术在服务器集群间进行业务均衡。 多台服务器通过网络设备相连组成一个服务器集群，每台服务器都提供相同或相似的网络服务。服 务器集群前端部署一台负载均衡设备，负责根据已配置的均衡策略将用户请求在服务器集群中分发， 为用户提供服务，并对服务器可用性进行维护。 该方案的优势： • 低成本：按照业务量增加服务器个数即可；已有资源不会浪费，新增资源无需选择昂贵的高 端设备。 • 可扩展性：当业务量增长时，系统可通过增加服务器来满足需求，且不影响已有业务，不降 低服务质量。 • 高可靠性：单台服务器故障时，由负载均衡设备将后续业务转向其他服务器，不影响后续业 务提供，保证业务不中断。 图

3、NAT方式L4 服务器负载均衡 NAT方式L4 服务器负载均衡的组网灵活，后端服务器可以位于不同的物理位置，不同的局域网内。 NAT方式下，LB设备分发服务请求时，进行目的IP地址转换（目的IP地址为实服务的IP），通过路 由将报文转发给各个实服务。NAT方式L4 服务器负载均衡的典型组网如 图 所示。NAT 方式 L4 服务器负载均衡包括以下几个基本元素：• LB Device：负责分发各种服务请求到多个 Server 的设备。• Server：负责响应和处理各种服务请求的服务器。• VSIP：对外提供的虚拟 IP，供用户请求服务时使用。• Server IP：服务器的 IP 地址，供 LB Device 分发服务请求时使用。实现原理客户端将到 VSIP 的请求发送给服务器群前端的负载均衡设备，负载均衡设备上的虚服务接收客户 端请求，依次根据持续性功能、ACL 策略、调度算法，选择真实的服务器，再通过网络地址转换， 用真实服务器地址重写请求报文的目标地址后，将请求发送给选定的真实服务器；真实服务器的响 应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的 VSIP，再返回给客户端，完成整个 负载调度过程。 Host

4、DR方式L4 服务器负载均衡 相对于NAT方式，DR方式L4 服务器负载均衡中只有客户端的请求报文通过LB，服务器的响应报文 不经过LB，从而减少了LB的负载，有效的避免了LB成为网络瓶颈。DR方式下，LB设备分发服务请 求时，不改变目的IP地址，而将报文的目的MAC替换为实服务的MAC后直接把报文转发给实服务。 DR方式L4 服务器负载均衡的典型组网如 图 所示。

5、 L7 服务器负载均衡 L7 服务器负载均衡的典型组网如 图 所示

6、实现原理 客户端首先与服务器群前端的负载均衡设备建立 TCP 连接，然后将到 VSIP 的请求发送给负载均衡 设备。负载均衡设备上的虚服务接收客户端请求，依次根据持续性功能、实服务组匹配策略、调度 算法，选择真实的服务器。然后，负载均衡设备先用客户端地址与真实服务器建立 TCP 连接，再 用真实服务器地址重写客户端请求报文的目标地址，并将请求发送给真实服务器。真实服务器的响 应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的 VSIP，再返回给客户端，完成整个 负载调度过程。 2. 工作流程 L7 服务器负载均衡的工作流程图如 图 所示。