架构笔记：负载均衡SLB，互联网架构大剖析

偏执的太偏执、 2023-05-29 09:18 57阅读 0赞

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文章目录

*  [前言][Link 1]
 *  [关于负载均衡][Link 2]
 *  [常见互联网slb方案][slb]
    
     *  [第一层：客户端到反向代理层][Link 3]
     *  [第二层：反向代理层到站点层][Link 4]
     *  [第三层：站点层到服务层][Link 5]
     *  [第四层：访问数据层][Link 6]
        
         *  [数据的均衡][Link 7]
         *  [请求的均衡][Link 8]
         *  [range水平切分][range]
            
             *  [优点：][Link 9]
         *  [不足：][Link 10]
         *  [id哈希水平切分][id]
            
             *  [优点：][Link 11]
             *  [不足：][Link 12]
 *  [总结][Link 13]

# 前言 #

此篇是读公众号有感所写，写的过程也是学习和整理。但是作为初学者，难免有疏漏，这里也请各位斧正。

# 关于负载均衡 #

关于负载均衡，其实在网上有许多的定义。而作为云计算的从业者，最经常接触到的就是云负载均衡SLB，我总结了两个特点和作用：分流和灾备；  
负载均衡（Load Balance）是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，将请求/数据均匀分摊到多个操作单元上执行，负载均衡的关键在于 ***分发*** ！！！  
各种负载均衡的算法，也都是为了满足这个分发二字；

# 常见互联网slb方案 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FpbmdsaWFuY2hlbjA4NTE_size_16_color_FFFFFF_t_70]

根据上图，可以分为：

*  客户端层
 *  反向代理层
 *  站点层
 *  服务层
 *  数据层

根据请求的自顶向下，每一层上游请求可以调用多个下游服务。根据负载均衡的调度算法，将请求分发给下层的服务。

## 第一层：客户端到反向代理层 ##

![在这里插入图片描述][20181120161038421.png]  
客户端-》反向代理层的负载均衡。这里主要是通过 ”DNS轮询“实现。

通俗来讲，即DNS-server对于一个域名设置多个解析IP（这里指负载均衡的IP），这里的主要的算法是利用了”轮询算法。

## 第二层：反向代理层到站点层 ##

![在这里插入图片描述][20181120162250155.png]  
反向代理，即将客户端的请求转发到服务器上，然后服务器返回的结果转发给客户端。  
反向代理层到站点层的负载均衡主要是通过”nginx“本身实现（七层转发），nginx是泛指反向代理，但是也是应用最广泛的反向代理服务器。

而转发的规则（算法），主要是通过修改nginx.conf的配置文件实现：  
这里介绍主要几种算法：

1.  请求轮询
2.  最少连接数
3.  加权

***画外音：站点层可以存储session，但强烈不建议这么做，站点层无状态是分布式架构设计的基本原则之一，session最好放到数据层存储。***

## 第三层：站点层到服务层 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FpbmdsaWFuY2hlbjA4NTE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

服务层也叫中间层，通过增加抽象，解耦两个交互的逻辑关系。服务层只提供有限的通用接口，理论上服务集群能够提供无限性能，性能出现瓶颈，服务层一处集中优化

站点层到服务层的负载均衡，是通过“服务连接池”实现的。  
上游连接池会建立与下游服务多个连接，每次请求会“随机”选取连接来访问下游服务。除了负载均衡，服务连接池还能够实现\*\*\*故障转移、超时处理、限流限速、ID串行化\*\*\*等诸多功能。

## 第四层：访问数据层 ##

在数据量很大的情况下，由于数据层（db/cache）涉及数据的水平切分，所以数据层的负载均衡更为复杂一些，它分为“数据的均衡”，与“请求的均衡”。

### 数据的均衡 ###

数据的均衡是指：水平切分后的每个服务（db/cache），数据量是均匀的。

### 请求的均衡 ###

请求的均衡是指：水平切分后的每个服务（db/cache），请求量是均匀的。

同时，根据水平切分的方式，主要又分为range水平切分和ID哈希水平切分。

### range水平切分 ###

![在这里插入图片描述][20181120172357459.png]  
每一个数据服务，存储一定范围的数据：

*  user0服务：存储uid范围1-1kw
 *  user1服务：存储uid范围1kw-2kw

优点：

*  规则简单，service只需判断一下uid范围就能路由到对应的存储服务
 *  数据均衡性较好
 *  比较容易扩展，可以随时加一个uid\[2kw,3kw\]的数据服务

### 不足： ###

*  请求的负载不一定均衡，一般来说，新注册的用户会比老用户更活跃，大range的服务请求压力会更大

### id哈希水平切分 ###

![在这里插入图片描述][20181120172546901.png]  
每一个数据服务，存储某个key值hash后的部分数据：  
user0服务：存储偶数uid数据  
user1服务：存储奇数uid数据

优点：

*  规则简单，service只需对uid进行hash能路由到对应的存储服务
 *  数据均衡性较好
 *  请求均匀性较好

不足：

*  不容易扩展，扩展一个数据服务，hash方法改变时候，可能需要进行数据迁移

# 总结 #

负载均衡（Load Balance）是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，将请求/数据均匀分摊到多个操作单元上执行，其的关键在于均匀：

*  反向代理层的负载均衡，是通过“DNS轮询”实现的
 *  站点层的负载均衡，是通过“nginx”实现的
 *  服务层的负载均衡，是通过“服务连接池”实现的
 *  数据层的负载均衡，要考虑“数据的均衡”与“请求的均衡”两个点，常见的方式有“按照范围水平切分”与“hash水平切分”

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[Link 7]: https://blog.csdn.net/qinglianchen0851/article/details/84306448#_57
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[Link 12]: https://blog.csdn.net/qinglianchen0851/article/details/84306448#_93
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