第1个回答 2022-06-08
阅读本文前，需熟悉OSI七层参考模型。
常见的负载均衡设备，有F5，Haproxy，lvs, nginx等。
F5是商用硬件负载均衡，性能很好，但是价格昂贵，除了负载均衡，还有应用交换、会话交换、状态监控等众多功能。
F5一般做四层负载均衡，但也支持七层负载均衡。
Haproxy(以下简称ha)是软件负载均衡，开源，一般做七层负载均衡，但也支持四层负载均衡。
Linux Virtual Server(以下简称lvs)是软件负载均衡，开源，二层或四层负载均衡，已集成到linux内核，自身有完备的热备方案（keepalived+lvs），稳定性极强。
nginx也是软件负载均衡，开源，通过反向代理实现负载均衡，是七层负载均衡，性能不如上面的几个。
tips1
有些公司，测试环境用ha/lvs/nginx，生产环境用F5。
tips2
nginx做web服务器时，一般做静态资源服务器和php的web服务器，所以很多公司，会采用F5+nginx或者ha+nginx的架构
tips3
微服务中的ribbon属于客户端负载均衡，上面的几种都是服务端负载均衡
二层负载均衡
在数据链路层通过修改mac地址实现，如lvs的DR模式（直接路由模式）
三层负载均衡
在网络层通过DNAT协议修改目标地址实现
四层负载均衡
用ip+端口实现请求转发
备注：tcp报文里并没有ip，但是四层负载均衡可以用ip+端口，是因为server可以拿到ip
七层负载均衡
通过重新发起http请求实现，即client把请求发给lb，lb把请求代发给server，再把server的响应返回给client，因此七层负载均衡也经常被称为代理，七层负载均衡设备也被称为代理设备。
七层负载均衡常用于内网与外网的通信，比如内网无法直接访问外网，需要通过代理设备代发http请求，这种情况下，代理设备需要配置双网卡，以同时与内外网络通信。
由于需要重发http请求，七层负载均衡性能较差，但是更智能和安全，因为应用层可以获取甚至修改请求的真实内容（即应用数据），比如cookie、url等，可以做一些智能的操作，比如根据cookie/url转发请求，也可以做一些安全操作，比如过滤特定报文、防止SYN Flood攻击等。
使用七层负载均衡时，服务的性能受限于代理设备的网卡带宽。
常见的负载均衡策略，有轮询、加权轮询、ip_hash、cookie、url_hash，根据服务器响应时间转发、根据最少连接转发等等。
备注：nginx可以安装第三方插件，使用第三方实现的策略
轮询：按服务器列表顺序转发请求，轮询是nginx默认的策略，本策略适合服务器配置相当、请求无状态（即不依赖session）的场景
加权轮询：如果不同服务器配置不同，可以为配置高的服务器增加权重
ip_hash：根据ip哈希结果转发，可以实现同一用户持续请求同一服务器（即会话保持），适合有状态（即依赖session）的场景，对png、jpg、js、css等静态资源的请求，不适合使用本策略
cookie：根据特定cookie转发请求，一般也是用于实现会话保持，比如为服务器A、B分别增加service-flag=a、service-flag=b的cookie，后续请求根据cookie转发
可以参考 haproxy实现会话保持
url_hash：根据url哈希结果转发，同一个接口始终请求同一台服务器，一般配合缓存使用，缓存接口返回结果
根据服务器响应时间转发：优先转发到响应时间较快的服务器
根据最少连接转发：优先转发到连接数较少的服务器
F5有一些特有的负载均衡策略：利用从应用程序和服务器收集到的各项性能指标，分析并转发
负载均衡有两个步骤：
1.根据什么算法选择真实服务端，即负载均衡策略，如轮询、加权轮询、ip_hash、cookie、url_hash等；
2.把请求转发到真实服务器，转发方式有二层到七层负载均衡
keepalived软件一开始是专为lvs设计的，后来加入了可以实现高可用的VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虚拟路由器冗余协议）功能，因此，keepalived还可以作为nginx、haproxy、mysql等服务的高可用解决方案。
以nginx为例，为了防止nginx本身由于宕机等原因导致网站不可用，一般会搭两套nginx反向代理，用keepalived提供一个VIP。
一般情况下，VIP只在nginx主节点上工作，如果nginx主节点不可用了，VIP会自动漂移到从节点，自动漂移的原理即VRRP协议。
VIP漂移到从节点后，如果主节点恢复正常了，VIP是否漂移回主节点，取决于当前模式是抢占模式还是非抢占模式。
下图是一张简单的架构图，解释如下：
以上观点纯属个人意见，如果错误，欢迎指出，有些地方写的很简单，是因为我也不懂~