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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