负载均衡(Load Balance)就是对工作任务进行平衡、分摊到多个操作单元上执行,如图片服务器、应用服务器等,共同完成工作任务。它可以提高服务器响应速度及利用效率,避免软件或者硬件模块出现单点失效,解决网络拥塞问题,实现地理位置无关性,为用户提供较一致的访问质量。
通常有三种负载均衡架构,分别是链路负载均衡、集群负载均衡和操作系统负载均衡。所谓链路负载均衡也就是前面提到的通过DNS解析成不同的IP,然后用户根据这个IP来访问不同的目标服务器,如图1-17所示。
负载均衡是由DNS的解析来完成的,用户最终访问哪个Web Server是由DNS Server来控制的,在这里就是由Global DNS Server来动态解析域名服务。这种DNS解析的优点是用户会直接访问目标服务器,而不需要经过其他的代理服务器,通常访问速度会更快。但是也有缺点,由于DNS在用户本地和Local DNS Server都有缓存,一旦某台Web Server挂掉,那么很难及时更新用户的域名解析结构。如果用户的域名没有及时更新,那么用户将无法访问这个域名,带来的后果非常严重。
集群负载均衡是另外一种常见的负载均衡方式,它一般分为硬件负载均衡和软件负载均衡。硬件负载均衡一般使用一台专门硬件设备来转发请求,如图1-18所示。
硬件负载均衡的关键就是这台价格非常昂贵的设备,如F5,通常为了安全需要一主一备。它的优点很显然就是性能非常好,缺点就是非常贵,一般公司是用不起的,还有就是当访问量陡然增大超出服务极限时,不能进行动态扩容。
软件负载均衡是使用最普遍的一种负载方式,它的特点是使用成本非常低,直接使用廉价的PC就可以搭建。缺点就是一般一次访问请求要经过多次代理服务器,会增加网络延时。它的架构通常如图1-19所示。
图1-19中上面两台是LVS,使用四层负载均衡,也就是在网络层利用IP地址进行地址转发。下面三台使用HAProxy进行七层负载,也就是可以根据访问用户的HTTP请求头来进行负载均衡,如可以根据不同的URL来将请求转发到特定机器或者根据用户的Cookie信息来指定访问的机器。
最后一种是操作系统负载均衡,就是利用操作系统级别的软中断或者硬件中断来达到负载均衡,如可以设置多队列网卡等来实现。
这几种负载均衡不仅在CDN的集群中能使用,而且在Web服务或者分布式数据集群中同样也能使用,但是在这些地方后两种使用得要多一点。