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  • **同理,还有基于MAC地址层负载均衡基于IP地址层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求,然后再分配到真实MAC地址;三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求,然后再分配到...

    一、简介

    1. ** 所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡;**同理,还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求,然后再分配到真实的MAC地址;三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求,然后再分配到真实的IP地址;四层通过虚拟IP+端口接收请求,然后再分配到真实的服务器;七层通过虚拟的URL或主机名接收请求,然后再分配到真实的服务器。

    2. ** 所谓的四到七层负载均衡,就是在对后台的服务器进行负载均衡时,依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。** 比如四层的负载均衡,就是通过发布三层的IP地址(VIP),然后加四层的端口号,来决定哪些流量需要做负载均衡,对需要处理的流量进行NAT处理,转发至后台服务器,并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪台服务器处理的,后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。七层的负载均衡,就是在四层的基础上(没有四层是绝对不可能有七层的),再考虑应用层的特征,比如同一个Web服务器的负载均衡,除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量,还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。举个例子,如果你的Web服务器分成两组,一组是中文语言的,一组是英文语言的,那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时,自动辨别用户语言,然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。

    3. 负载均衡器通常称为四层交换机或七层交换机。四层交换机主要分析IP层及TCP/UDP层,实现四层流量负载均衡。七层交换机除了支持四层负载均衡以外,还有分析应用层的信息,如HTTP协议URI或Cookie信息。

    4. 负载均衡分为L4 switch(四层交换),即在OSI第4层工作,就是TCP层啦。此种Load Balance不理解应用协议(如HTTP/FTP/MySQL等等)。例子:LVS,F5。

    5. 另一种叫做L7 switch(七层交换),OSI的最高层,应用层。此时,该Load Balancer能理解应用协议。例子: haproxy,MySQL Proxy。

    注意:上面的很多Load Balancer既可以做四层交换,也可以做七层交换。

    二、区别

    1. 技术原理上
       所谓四层负载均衡,也就是主要通过报文中的目标地址和端口,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。
      以常见的TCP为例,负载均衡设备在接收到第一个来自客户端的SYN 请求时,即通过上述方式选择一个最佳的服务器,并对报文中目标IP地址进行修改(改为后端服务器IP),直接转发给该服务器。TCP的连接建立,即三次握手是客户端和服务器直接建立的,负载均衡设备只是起到一个类似路由器的转发动作。在某些部署情况下,为保证服务器回包可以正确返回给负载均衡设备,在转发报文的同时可能还会对报文原来的源地址进行修改。

       

      区别

       

      所谓七层负载均衡,也称为“内容交换”,也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。

      以常见的TCP为例,负载均衡设备如果要根据真正的应用层内容再选择服务器,只能先代理最终的服务器和客户端建立连接(三次握手)后,才可能接受到客户端发送的真正应用层内容的报文,然后再根据该报文中的特定字段,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。负载均衡设备在这种情况下,更类似于一个代理服务器。负载均衡和前端的客户端以及后端的服务器会分别建立TCP连接。所以从这个技术原理上来看,七层负载均衡明显的对负载均衡设备的要求更高,处理七层的能力也必然会低于四层模式的部署方式。

    2. 应用场景
      七层应用负载的好处,是使得整个网络更智能化。例如访问一个网站的用户流量,可以通过七层的方式,将对图片类的请求转发到特定的图片服务器并可以使用缓存技术;将对文字类的请求可以转发到特定的文字服务器并可以使用压缩技术。当然这只是七层应用的一个小案例,从技术原理上,这种方式可以对客户端的请求和服务器的响应进行任意意义上的修改,极大的提升了应用系统在网络层的灵活性。很多在后台,例如Nginx或者Apache上部署的功能可以前移到负载均衡设备上,例如客户请求中的Header重写,服务器响应中的关键字过滤或者内容插入等功能。
      另外一个常常被提到功能就是安全性。网络中最常见的SYN Flood攻击,即黑客控制众多源客户端,使用虚假IP地址对同一目标发送SYN攻击,通常这种攻击会大量发送SYN报文,耗尽服务器上的相关资源,以达到Denial of Service(DoS)的目的。从技术原理上也可以看出,四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上;而七层模式下这些SYN攻击自然在负载均衡设备上就截止,不会影响后台服务器的正常运营。另外负载均衡设备可以在七层层面设定多种策略,过滤特定报文,例如SQL Injection等应用层面的特定攻击手段,从应用层面进一步提高系统整体安全。
      现在的7层负载均衡,主要还是着重于应用HTTP协议,所以其应用范围主要是众多的网站或者内部信息平台等基于B/S开发的系统。 4层负载均衡则对应其他TCP应用,例如基于C/S开发的ERP等系统。

    三、Nginx、LVS及HAProxy负载均衡软件的优缺点

    负载均衡 (Load Balancing) 建立在现有网络结构之上,它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力,同时能够提高网络的灵活性和可用性。

    Nginx/LVS/HAProxy是目前使用最广泛的三种负载均衡软件。

    一般对负载均衡的使用是随着网站规模的提升根据不同的阶段来使用不同的技术。具体的应用需求还得具体分析,如果是中小型的Web应用,比如日PV小于1000万,用Nginx就完全可以了;如果机器不少,可以用DNS轮询,LVS所耗费的机器还是比较多的;大型网站或重要的服务,且服务器比较多时,可以考虑用LVS。

    一种是通过硬件来进行,常见的硬件有比较昂贵的F5和Array等商用的负载均衡器,它的优点就是有专业的维护团队来对这些服务进行维护、缺点就是花销太大,所以对于规模较小的网络服务来说暂时还没有需要使用;另外一种就是类似于Nginx/LVS/HAProxy的基于 Linux的开源免费的负载均衡软件,这些都是通过软件级别来实现,所以费用非常低廉。

    目前关于网站架构一般比较合理流行的架构方案:Web前端采用Nginx/HAProxy+ Keepalived作负载均衡器;后端采用 MySQL数据库一主多从和读写分离,采用LVS+Keepalived的架构。当然要根据项目具体需求制定方案。

    下面说说各自的特点和适用场合。

    Nginx的优点是:

    1. 工作在网络的7层之上,可以针对http应用做一些分流的策略,比如针对域名、目录结构,它的正则规则比HAProxy更为强大和灵活,这也是它目前广泛流行的主要原因之一,Nginx单凭这点可利用的场合就远多于LVS了。

    2. Nginx对网络稳定性的依赖非常小,理论上能ping通就就能进行负载功能,这个也是它的优势之一;相反LVS对网络稳定性依赖比较大。

    3. Nginx安装和配置比较简单,测试起来比较方便,它基本能把错误用日志打印出来。LVS的配置、测试就要花比较长的时间了,LVS对网络依赖比较大。

    4. 可以承担高负载压力且稳定,在硬件不差的情况下一般能支撑几万次的并发量,负载度比LVS相对小些。

    5. Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障,比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等,并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点,不过其中缺点就是不支持url来检测。比如用户正在上传一个文件,而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障,Nginx会把上传切到另一台服务器重新处理,而LVS就直接断掉了,如果是上传一个很大的文件或者很重要的文件的话,用户可能会因此而不满。

    6. Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件,它同时也是功能强大的Web应用服务器。LNMP也是近几年非常流行的web架构,在高流量的环境中稳定性也很好。

    7. Nginx现在作为Web反向加速缓存越来越成熟了,速度比传统的Squid服务器更快,可以考虑用其作为反向代理加速器。

    8. Nginx可作为中层反向代理使用,这一层面Nginx基本上无对手,唯一可以对比Nginx的就只有 lighttpd了,不过 lighttpd目前还没有做到Nginx完全的功能,配置也不那么清晰易读,社区资料也远远没Nginx活跃。

    9. Nginx也可作为静态网页和图片服务器,这方面的性能也无对手。还有Nginx社区非常活跃,第三方模块也很多。

    Nginx的缺点是:

    1. Nginx仅能支持http、https和Email协议,这样就在适用范围上面小些,这个是它的缺点。

    2. 对后端服务器的健康检查,只支持通过端口来检测,不支持通过url来检测。不支持Session的直接保持,但能通过ip_hash来解决。

    LVS:使用Linux内核集群实现一个高性能、高可用的负载均衡服务器,它具有很好的可伸缩性(Scalability)、可靠性(Reliability)和可管理性(Manageability)。

    LVS的优点是:

    1. 抗负载能力强、是工作在网络4层之上仅作分发之用,没有流量的产生,这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的,对内存和cpu资源消耗比较低。

    2. 配置性比较低,这是一个缺点也是一个优点,因为没有可太多配置的东西,所以并不需要太多接触,大大减少了人为出错的几率。

    3. 工作稳定,因为其本身抗负载能力很强,自身有完整的双机热备方案,如LVS+Keepalived。

    4. 无流量,LVS只分发请求,而流量并不从它本身出去,这点保证了均衡器IO的性能不会受到大流量的影响。

    5. 应用范围比较广,因为LVS工作在4层,所以它几乎可以对所有应用做负载均衡,包括http、数据库、在线聊天室等等。

    LVS的缺点是:

    1. 软件本身不支持正则表达式处理,不能做动静分离;而现在许多网站在这方面都有较强的需求,这个是Nginx/HAProxy+Keepalived的优势所在。

    2. 如果是网站应用比较庞大的话,LVS/DR+Keepalived实施起来就比较复杂了,特别后面有 Windows Server的机器的话,如果实施及配置还有维护过程就比较复杂了,相对而言,Nginx/HAProxy+Keepalived就简单多了。

    HAProxy的特点是:

    1. HAProxy也是支持虚拟主机的。

    2. HAProxy的优点能够补充Nginx的一些缺点,比如支持Session的保持,Cookie的引导;同时支持通过获取指定的url来检测后端服务器的状态。

    3. HAProxy跟LVS类似,本身就只是一款负载均衡软件;单纯从效率上来讲HAProxy会比Nginx有更出色的负载均衡速度,在并发处理上也是优于Nginx的。

    4. HAProxy支持TCP协议的负载均衡转发,可以对MySQL读进行负载均衡,对后端的MySQL节点进行检测和负载均衡,大家可以用LVS+Keepalived对MySQL主从做负载均衡。

    5. HAProxy负载均衡策略非常多,HAProxy的负载均衡算法现在具体有如下8种:
      ① roundrobin,表示简单的轮询,这个不多说,这个是负载均衡基本都具备的;
      ② static-rr,表示根据权重,建议关注;
      ③ leastconn,表示最少连接者先处理,建议关注;
      ④ source,表示根据请求源IP,这个跟Nginx的IP_hash机制类似,我们用其作为解决session问题的一种方法,建议关注;
      ⑤ ri,表示根据请求的URI;
      ⑥ rl_param,表示根据请求的URl参数’balance url_param’ requires an URL parameter name;
      ⑦ hdr(name),表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求;
      ⑧ rdp-cookie(name),表示根据据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

    Nginx和LVS对比的总结:

    1. Nginx工作在网络的7层,所以它可以针对http应用本身来做分流策略,比如针对域名、目录结构等,相比之下LVS并不具备这样的功能,所以Nginx单凭这点可利用的场合就远多于LVS了;但Nginx有用的这些功能使其可调整度要高于LVS,所以经常要去触碰触碰,触碰多了,人为出问题的几率也就会大。

    2. Nginx对网络稳定性的依赖较小,理论上只要ping得通,网页访问正常,Nginx就能连得通,这是Nginx的一大优势!Nginx同时还能区分内外网,如果是同时拥有内外网的节点,就相当于单机拥有了备份线路;LVS就比较依赖于网络环境,目前来看服务器在同一网段内并且LVS使用direct方式分流,效果较能得到保证。另外注意,LVS需要向托管商至少申请多一个ip来做Visual IP,貌似是不能用本身的IP来做VIP的。要做好LVS管理员,确实得跟进学习很多有关网络通信方面的知识,就不再是一个HTTP那么简单了。

    3. Nginx安装和配置比较简单,测试起来也很方便,因为它基本能把错误用日志打印出来。LVS的安装和配置、测试就要花比较长的时间了;LVS对网络依赖比较大,很多时候不能配置成功都是因为网络问题而不是配置问题,出了问题要解决也相应的会麻烦得多。

    4. Nginx也同样能承受很高负载且稳定,但负载度和稳定度差LVS还有几个等级:Nginx处理所有流量所以受限于机器IO和配置;本身的bug也还是难以避免的。

    5. Nginx可以检测到服务器内部的故障,比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等,并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点。目前LVS中 ldirectd也能支持针对服务器内部的情况来监控,但LVS的原理使其不能重发请求。比如用户正在上传一个文件,而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障,Nginx会把上传切到另一台服务器重新处理,而LVS就直接断掉了,如果是上传一个很大的文件或者很重要的文件的话,用户可能会因此而恼火。

    6. Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载,假如使用 apache直接对外服务,那么出现很多的窄带链接时apache服务器将会占用大 量内存而不能释放,使用多一个Nginx做apache代理的话,这些窄带链接会被Nginx挡住,apache上就不会堆积过多的请求,这样就减少了相当多的资源占用。这点使用squid也有相同的作用,即使squid本身配置为不缓存,对apache还是有很大帮助的。

    7. Nginx能支持http、https和email(email的功能比较少用),LVS所支持的应用在这点上会比Nginx更多。在使用上,一般最前端所采取的策略应是LVS,也就是DNS的指向应为LVS均衡器,LVS的优点令它非常适合做这个任务。重要的ip地址,最好交由LVS托管,比如数据库的 ip、webservice服务器的ip等等,这些ip地址随着时间推移,使用面会越来越大,如果更换ip则故障会接踵而至。所以将这些重要ip交给 LVS托管是最为稳妥的,这样做的唯一缺点是需要的VIP数量会比较多。Nginx可作为LVS节点机器使用,一是可以利用Nginx的功能,二是可以利用Nginx的性能。当然这一层面也可以直接使用squid,squid的功能方面就比Nginx弱不少了,性能上也有所逊色于Nginx。Nginx也可作为中层代理使用,这一层面Nginx基本上无对手,唯一可以撼动Nginx的就只有lighttpd了,不过lighttpd目前还没有能做到 Nginx完全的功能,配置也不那么清晰易读。另外,中层代理的IP也是重要的,所以中层代理也拥有一个VIP和LVS是最完美的方案了。具体的应用还得具体分析,如果是比较小的网站(日PV小于1000万),用Nginx就完全可以了,如果机器也不少,可以用DNS轮询,LVS所耗费的机器还是比较多的;大型网站或者重要的服务,机器不发愁的时候,要多多考虑利用LVS。

    现在对网络负载均衡的使用是随着网站规模的提升根据不同的阶段来使用不同的技术:

    第一阶段:利用Nginx或HAProxy进行单点的负载均衡,这一阶段服务器规模刚脱离开单服务器、单数据库的模式,需要一定的负载均衡,但是仍然规模较小没有专业的维护团队来进行维护,也没有需要进行大规模的网站部署。这样利用Nginx或HAproxy就是第一选择,此时这些东西上手快, 配置容易,在七层之上利用HTTP协议就可以。这时是第一选择。

    第二阶段:随着网络服务进一步扩大,这时单点的Nginx已经不能满足,这时使用LVS或者商用Array就是首要选择,Nginx此时就作为LVS或者Array的节点来使用,具体LVS或Array的是选择是根据公司规模和预算来选择,Array的应用交付功能非常强大,本人在某项目中使用过,性价比也远高于F5,商用首选,但是一般来说这阶段相关人才跟不上业务的提升,所以购买商业负载均衡已经成为了必经之路。

    第三阶段:这时网络服务已经成为主流产品,此时随着公司知名度也进一步扩展,相关人才的能力以及数量也随之提升,这时无论从开发适合自身产品的定制,以及降低成本来讲开源的LVS,已经成为首选,这时LVS会成为主流。

    最终形成比较理想的基本架构为:Array/LVS — Nginx/Haproxy — Squid/Varnish — AppServer。

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  • 主要为大家详细介绍了linux负载均衡相关资料,什么是负载均衡?四层负载和七层负载有什么区别?具有一定参考价值,感兴趣小伙伴们可以参考一下
  • 同理,还有基于MAC地址层负载均衡基于IP地址层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求,然后再分配到真实MAC地址;三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求,然后再分配到...

    一、简介
    所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡;同理,还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求,然后再分配到真实的MAC地址;三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求,然后再分配到真实的IP地址;四层通过虚拟IP+端口接收请求,然后再分配到真实的服务器;七层通过虚拟的URL或主机名接收请求,然后再分配到真实的服务器。

    所谓的四到七层负载均衡,就是在对后台的服务器进行负载均衡时,依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。 比如四层的负载均衡,就是通过发布三层的IP地址(VIP),然后加四层的端口号,来决定哪些流量需要做负载均衡,对需要处理的流量进行NAT处理,转发至后台服务器,并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪台服务器处理的,后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。七层的负载均衡,就是在四层的基础上(没有四层是绝对不可能有七层的),再考虑应用层的特征,比如同一个Web服务器的负载均衡,除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量,还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。举个例子,如果你的Web服务器分成两组,一组是中文语言的,一组是英文语言的,那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时,自动辨别用户语言,然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。

    负载均衡器通常称为四层交换机或七层交换机。四层交换机主要分析IP层及TCP/UDP层,实现四层流量负载均衡。七层交换机除了支持四层负载均衡以外,还有分析应用层的信息,如HTTP协议URI或Cookie信息。

    负载均衡分为L4 switch(四层交换),即在OSI第4层工作,就是TCP层啦。此种Load Balance不理解应用协议(如HTTP/FTP/MySQL等等)。例子:LVS,F5。

    另一种叫做L7 switch(七层交换),OSI的最高层,应用层。此时,该Load Balancer能理解应用协议。例子: haproxy,MySQL Proxy。

    注意:上面的很多Load Balancer既可以做四层交换,也可以做七层交换。

    二、区别
    技术原理上
     所谓四层负载均衡,也就是主要通过报文中的目标地址和端口,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。
    以常见的TCP为例,负载均衡设备在接收到第一个来自客户端的SYN 请求时,即通过上述方式选择一个最佳的服务器,并对报文中目标IP地址进行修改(改为后端服务器IP),直接转发给该服务器。TCP的连接建立,即三次握手是客户端和服务器直接建立的,负载均衡设备只是起到一个类似路由器的转发动作。在某些部署情况下,为保证服务器回包可以正确返回给负载均衡设备,在转发报文的同时可能还会对报文原来的源地址进行修改。

    区别
    所谓七层负载均衡,也称为“内容交换”,也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。

    以常见的TCP为例,负载均衡设备如果要根据真正的应用层内容再选择服务器,只能先代理最终的服务器和客户端建立连接(三次握手)后,才可能接受到客户端发送的真正应用层内容的报文,然后再根据该报文中的特定字段,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。负载均衡设备在这种情况下,更类似于一个代理服务器。负载均衡和前端的客户端以及后端的服务器会分别建立TCP连接。所以从这个技术原理上来看,七层负载均衡明显的对负载均衡设备的要求更高,处理七层的能力也必然会低于四层模式的部署方式。

    应用场景
    七层应用负载的好处,是使得整个网络更智能化。例如访问一个网站的用户流量,可以通过七层的方式,将对图片类的请求转发到特定的图片服务器并可以使用缓存技术;将对文字类的请求可以转发到特定的文字服务器并可以使用压缩技术。当然这只是七层应用的一个小案例,从技术原理上,这种方式可以对客户端的请求和服务器的响应进行任意意义上的修改,极大的提升了应用系统在网络层的灵活性。很多在后台,例如Nginx或者Apache上部署的功能可以前移到负载均衡设备上,例如客户请求中的Header重写,服务器响应中的关键字过滤或者内容插入等功能。
    另外一个常常被提到功能就是安全性。网络中最常见的SYN Flood攻击,即黑客控制众多源客户端,使用虚假IP地址对同一目标发送SYN攻击,通常这种攻击会大量发送SYN报文,耗尽服务器上的相关资源,以达到Denial of Service(DoS)的目的。从技术原理上也可以看出,四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上;而七层模式下这些SYN攻击自然在负载均衡设备上就截止,不会影响后台服务器的正常运营。另外负载均衡设备可以在七层层面设定多种策略,过滤特定报文,例如SQL Injection等应用层面的特定攻击手段,从应用层面进一步提高系统整体安全。
    现在的7层负载均衡,主要还是着重于应用HTTP协议,所以其应用范围主要是众多的网站或者内部信息平台等基于B/S开发的系统。 4层负载均衡则对应其他TCP应用,例如基于C/S开发的ERP等系统。

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    作者:湘西刀疤客
    来源:CSDN
    原文:https://blog.csdn.net/xiangxizhishi/article/details/79434619
    版权声明:本文为博主原创文章,转载请附上博文链接!

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  • 简单理解四层和七层负载均衡:  ①所谓四层就是基于IP+端口负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息负载均衡;同理,还有基于MAC地址二层负载均衡和基于IP地址三层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过...

    简单理解四层七层负载均衡:

      ① 所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡;同理,还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求,然后再分配到真实的MAC地址;三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求,然后再分配到真实的IP地址;四层通过虚拟IP+端口接收请求,然后再分配到真实的服务器;七层通过虚拟的URL或主机名接收请求,然后再分配到真实的服务器。

      ② 所谓的四到七层负载均衡,就是在对后台的服务器进行负载均衡时,依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。 比如四层的负载均衡,就是通过发布三层的IP地址(VIP),然后加四层的端口号,来决定哪些流量需要做负载均衡,对需要处理的流量进行NAT处理,转发至后台服务器,并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪台服务器处理的,后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。七层的负载均衡,就是在四层的基础上(没有四层是绝对不可能有七层的),再考虑应用层的特征,比如同一个Web服务器的负载均衡,除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量,还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。举个例子,如果你的Web服务器分成两组,一组是中文语言的,一组是英文语言的,那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时,自动辨别用户语言,然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。

      ③ 负载均衡器通常称为四层交换机或七层交换机。四层交换机主要分析IP层及TCP/UDP层,实现四层流量负载均衡。七层交换机除了支持四层负载均衡以外,还有分析应用层的信息,如HTTP协议URI或Cookie信息。

      1、负载均衡分为L4 switch(四层交换),即在OSI第4层工作,就是TCP层啦。此种Load Balance不理解应用协议(如HTTP/FTP/MySQL等等)。例子:LVS,F5。

      2、另一种叫做L7 switch(七层交换),OSI的最高层,应用层。此时,该Load Balancer能理解应用协议。例子:  haproxy,MySQL Proxy。

      注意:上面的很多Load Balancer既可以做四层交换,也可以做七层交换。

           所谓四层负载均衡,也就是主要通过报文中的目标地址和端口,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。

      以常见的TCP为例,负载均衡设备在接收到第一个来自客户端的SYN 请求时,即通过上述方式选择一个最佳的服务器,并对报文中目标IP地址进行修改(改为后端服务器IP),直接转发给该服务器。TCP的连接建立,即三次握手是客户端和服务器直接建立的,负载均衡设备只是起到一个类似路由器的转发动作。在某些部署情况下,为保证服务器回包可以正确返回给负载均衡设备,在转发报文的同时可能还会对报文原来的源地址进行修改。

           所谓七层负载均衡,也称为“内容交换”,也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。

      以常见的TCP为例,负载均衡设备如果要根据真正的应用层内容再选择服务器,只能先代理最终的服务器和客户端建立连接(三次握手)后,才可能接受到客户端发送的真正应用层内容的报文,然后再根据该报文中的特定字段,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。负载均衡设备在这种情况下,更类似于一个代理服务器。负载均衡和前端的客户端以及后端的服务器会分别建立TCP连接。所以从这个技术原理上来看,七层负载均衡明显的对负载均衡设备的要求更高,处理七层的能力也必然会低于四层模式的部署方式。

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  • 一、四层负载和七层负载的对比 1. 四层负责均衡:是通过报文中的目标地址和端口,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器与请求客户端建立TCP连接,然后发送Client请求的数据。 在...

    一、四层负载和七层负载的对比

    1. 四层负责均衡:是通过报文中的目标地址和端口,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器与请求客户端建立TCP连接,然后发送Client请求的数据。

     

    在OSI七层模型的第4层工作,即TCP层,其不会理解上层的协议如 HTTP/FTP等.

     由上图,在四层负载设备中,把client发送的报文目标地址(原来是负载均衡设备的IP地址),根据均衡设备设置的选择web服务器的规则选择对应的web服务器IP地址,这样client就可以直接跟此服务器建立TCP连接并发送数据。

    相同条件下对比四层负载比与七层负载,四层有更好的性能。

    2. 七层负载均衡设备:

    也称内容交换,也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的服务器。

    由上图可知,其实七层负载均衡服务器起了一个代理服务器的作用,我们知道建立一次TCP连接要三次握手;而client要访问webserver要先与七层负载设备进行三次握手后建立TCP连接,把要访问的报文信息发送给七层负载均衡;然后七层负载均衡再根据设置的均衡规则选择特定的webserver,然后通过三次握手与此台webserver建立TCP连接,然后webserver把需要的数据发送给七层负载均衡设备,负载均衡设备再把数据发送给client;所以,七层负载均衡设备起到了代理服务器的作用。

    3. 七层的负责均衡的优点:

       通过对HTTP报头的检查,可以检测出HTTP400、500和600系列的错误信息,因而能透明地将连接请求重新定向到另一台服务器,避免应用层故障。

       可以有效防止 SYN Flood攻击,是网站更安全

     可根据流经的数据类型(如判断数据包是图像文件、压缩文件或多媒体文件格式等),把数据流量引向相应内容的服务器来处理,增加系统性能。

    4. 七层负载均衡设备的缺点:

      因为七层负载均衡设备其实是一个代理服务器,受到其所支持的协议限制(HTTP),这样就限制了它应用的广泛性,并且检查HTTP报头会占用大量的系统资源,势必会影响到系统的性能,在大量连接请求的情况下,负载均衡设备自身容易成为网络整体性能的瓶颈。

    二、负载均衡的算法

    轮循均衡(Round Robin):每一次来自网络的请求轮流分配给内部中的服务器,从1至N然后重新开始。此种均衡算法适合于服务器组中的所有服务器都有相同的软硬件配置并且平均服务请求相对均衡的情况。

    权重轮循均衡(Weighted Round Robin):根据服务器的不同处理能力,给每个服务器分配不同的权值,使其能够接受相应权值数的服务请求。例如:服务器A的权值被设计成1,B的权值是 3,C的权值是6,则服务器A、B、C将分别接受到10%、30%、60%的服务请求。此种均衡算法能确保高性能的服务器得到更多的使用率,避免低性能的服务器负载过重。

    随机均衡(Random):把来自网络的请求随机分配给内部中的多个服务器。

    权重随机均衡(Weighted Random):此种均衡算法类似于权重轮循算法,不过在处理请求分担时是个随机选择的过程。

    响应速度均衡(Response Time):负载均衡设备对内部各服务器发出一个探测请求(例如Ping),然后根据内部中各服务器对探测请求的最快响应时间来决定哪一台服务器来响应客户端的服务请求。此种均衡算法能较好的反映服务器的当前运行状态,但这最快响应时间仅仅指的是负载均衡设备与服务器间的最快响应时间,而不是客户端与服务器间的最快响应时间。

    最少连接数均衡(Least Connection):客户端的每一次请求服务在服务器停留的时间可能会有较大的差异,随着工作时间加长,如果采用简单的轮循或随机均衡算法,每一台服务器上的连接进程可能会产生极大的不同,并没有达到真正的负载均衡。最少连接数均衡算法对内部中需负载的每一台服务器都有一个数据记录,记录当前该服务器正在处理的连接数量,当有新的服务连接请求时,将把当前请求分配给连接数最少的服务器,使均衡更加符合实际情况,负载更加均衡。此种均衡算法适合长时处理的请求服务,如FTP。

    处理能力均衡:此种均衡算法将把服务请求分配给内部中处理负荷(根据服务器CPU型号、CPU数量、内存大小及当前连接数等换算而成)最轻的服务器,由于考虑到了内部服务器的处理能力及当前网络运行状况,所以此种均衡算法相对来说更加精确,尤其适合运用到第七层(应用层)负载均衡的情况下。

    DNS响应均衡(Flash DNS):在Internet上,无论是HTTP、FTP或是其它的服务请求,客户端一般都是通过域名解析来找到服务器确切的IP地址的。在此均衡算法下,分处在不同地理位置的负载均衡设备收到同一个客户端的域名解析请求,并在同一时间内把此域名解析成各自相对应服务器的IP地址(即与此负载均衡设备在同一位地理位置的服务器的IP地址)并返回给客户端,则客户端将以最先收到的域名解析IP地址来继续请求服务,而忽略其它的IP地址响应。在种均衡策略适合应用在全局负载均衡的情况下,对本地负载均衡是没有意义的。

    尽管有多种的负载均衡算法可以较好的把数据流量分配给服务器去负载,但如果负载均衡策略没有对网络系统状况的检测方式和能力,一旦在某台服务器或某段负载均衡设备与服务器网络间出现故障的情况下,负载均衡设备依然把一部分数据流量引向那台服务器,这势必造成大量的服务请求被丢失,达不到不间断可用性的要求。所以良好的负载均衡策略应有对网络故障、服务器系统故障、应用服务故障的检测方式和能力

    Ping侦测:通过ping的方式检测服务器及网络系统状况,此种方式简单快速,但只能大致检测出网络及服务器上的操作系统是否正常,对服务器上的应用服务检测就无能为力了。

    TCP Open侦测:每个服务都会开放某个通过TCP连接,检测服务器上某个TCP端口(如Telnet的23口,HTTP的80口等)是否开放来判断服务是否正常。

    HTTP URL侦测:比如向HTTP服务器发出一个对main.html文件的访问请求,如果收到错误信息,则认为服务器出现故障。

    负载均衡策略的优劣除受上面所讲的两个因素影响外,在有些应用情况下,我们需要将来自同一客户端的所有请求都分配给同一台服务器去负担,例如服务器将客户端注册、购物等服务请求信息保存的本地数据库的情况下,把客户端的子请求分配给同一台服务器来处理就显的至关重要了。有两种方式可以解决此问题,一是根据IP地址把来自同一客户端的多次请求分配给同一台服务器处理,客户端IP地址与服务器的对应信息是保存在负载均衡设备上的;二是在客户端浏览器 cookie内做独一无二的标识来把多次请求分配给同一台服务器处理,适合通过代理服务器上网的客户端。

    还有一种路径外返回模式(Out of Path Return),当客户端连接请求发送给负载均衡设备的时候,中心负载均衡设备将请求引向某个服务器,服务器的回应请求不再返回给中心负载均衡设备,即绕过流量分配器,直接返回给客户端,因此中心负载均衡设备只负责接受并转发请求,其网络负担就减少了很多,并且给客户端提供了更快的响应时间。此种模式一般用于HTTP服务器群,在各服务器上要安装一块虚拟网络适配器,并将其IP地址设为服务器群的VIP,这样才能在服务器直接回应客户端请求时顺利的达成三次握手

    三、负载均衡的实施要素

    针对当前及将来的应用需求,分析网络瓶颈的不同所在,我们就需要确立是采用哪一类的负载均衡技术,采用什么样的均衡策略,在可用性、兼容性、安全性等等方面要满足多大的需求,如此等等。下面这几项都是我们在引入均衡方案时可能要考虑的问题:

    性能:性能是我们在引入均衡方案时需要重点考虑的问题,但也是一个最难把握的问题。衡量性能时可将每秒钟通过网络的数据包数目做为一个参数,另一个参数是均衡方案中服务器群所能处理的最大并发连接数目,但是,假设一个均衡系统能处理百万计的并发连接数,可是却只能以每秒2个包的速率转发,这显然是没有任何作用的。性能的优劣与负载均衡设备的处理能力、采用的均衡策略息息相关,并且有两点需要注意:一、均衡方案对服务器群整体的性能,这是响应客户端连接请求速度的关键;二、负载均衡设备自身的性能,避免有大量连接请求时自身性能不足而成为服务瓶颈。有时我们也可以考虑采用混合型负载均衡策略来提升服务器群的总体性能,如DNS负载均衡与NAT负载均衡相结合。另外,针对有大量静态文档请求的站点,也可以考虑采用高速缓存技术,相对来说更节省费用,更能提高响应性能;对有大量ssl/xml内容传输的站点,更应考虑采用ssl/xml加速技术。比如通过CDN网络等方式实现。

    可扩展性:IT技术日新月异,一年以前最新的产品,现在或许已是网络中性能最低的产品;业务量的急速上升,一年前的网络,现在需要新一轮的扩展。合适的均衡解决方案应能满足这些需求,能均衡不同操作系统和硬件平台之间的负载,能均衡HTTP、邮件、新闻、代理、数据库、防火墙和 Cache等不同服务器的负载,并且能以对客户端完全透明的方式动态增加或删除某些资源。

    灵活性:均衡解决方案应能灵活地提供不同的应用需求,满足应用需求的不断变化。在不同的服务器群有不同的应用需求时,应有多样的均衡策略提供更广泛的选择。

    可靠性:在对服务质量要求较高的站点,负载均衡解决方案应能为服务器群提供完全的容错性和高可用性。但在负载均衡设备自身出现故障时,应该有良好的冗余解决方案,提高可靠性。使用冗余时,处于同一个冗余单元的多个负载均衡设备必须具有有效的方式以便互相进行监控,保护系统尽可能地避免遭受到重大故障的损失。

    易管理性:不管是通过软件还是硬件方式的均衡解决方案,我们都希望它有灵活、直观和安全的管理方式,这样便于安装、配置、维护和监控,提高工作效率,避免差错。在硬件负载均衡设备上,目前主要有三种管理方式可供选择:一、命令行接口(CLI:Command Line Interface),可通过超级终端连接负载均衡设备串行接口来管理,也能telnet远程登录管理,在初始化配置时,往往要用到前者;二、图形用户接口(GUI:Graphical User Interfaces),有基于普通web页的管理,也有通过Java Applet 进行安全管理,一般都需要管理端安装有某个版本的浏览器;三、SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)支持,通过第三方网络管理软件对符合SNMP标准的设备进行管理。

    四、主流服务器

    1.jexus /iis 反向代理 实现的都是七层负载均衡
    2.nginx 是七层负载均衡
    3.LVS 提供的三种负载均衡模式 VS/NAT VS/TUN VS/DR 中,VS/NAT是属于七层负载均衡方式,另两种是四层负载均衡方式。4.F5 属于四层负载均衡设备
    5.windows下负载均衡方案,Windows平台分布式架构实践 - 负载均衡(Microsoft 网络负载均衡)
     
    6.haproxy 目前了解看是一种七层负载模式; HAProxy的三种不同类型配置方案 里面有提到一些 四层和七层的方案

     参考这里这里

    转载于:https://www.cnblogs.com/joseph_zheng/p/6723669.html

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  • 四层和七层负载均衡的区别 (一) 简单理解四层和七层负载均衡: ① 所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡;同理,还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。...
  • 文章目录四层负载和七层的区别七层IP 透传四层IP 透传Cookie 配置配置HAProxy状态页 四层负载和七层的区别 四层:传输层 tcp 转发:用户自己 源地址,改为自己 目标地址,改为负载均衡 在四层负载设备中,把...
  • nginx四层和七层负载的区别

    千次阅读 2020-04-25 22:05:08
    一、简单理解四层和七层负载均衡: 1、四层就是基于端口+IP地址方式实现负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息负载均衡;同理,还有基于Mac地址二层负载均衡和基于IP地址三层负载均衡。 换句话说,二层负载...
  • 负载均衡设备也常被称为"四到七层交换机",那么四层和七层两者到底区别在哪里,本为将详细介绍,需要朋友可以参考下
  • 之前面试的时候被问了下,nginx的四层负载均衡和七层负载的区别,脑袋一懵,和网络的7层架构和四层架构弄混了,结果一塌糊涂,大家可以大概看下负载均衡的我所能理解的,网上比我详细的很多,欢迎批评

空空如也

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四层负载和七层负载的区别