幾種負載均衡軟件的比較

  Nginx/LVS/HAProxy是目前使用最廣泛的三種負載均衡軟件。一般對負載均衡的使用是隨著網(wǎng)站規(guī)模的提升根據(jù)不同的階段來使用不同的技術。具體的應用需求還得具體分析，如果是中小型的Web應用，比如日PV小于1000萬，用Nginx就完全可以了；如果機器不少，可以用DNS輪詢，LVS所耗費的機器還是比較多的；大型網(wǎng)站或重要的服務，且服務器比較多時，可以考慮用LVS。今天就由新網(wǎng)小編來和大家講一講幾種負載均衡軟件的比較：
 

  一種是通過硬件來進行，常見的硬件有比較昂貴的F5和Array等商用的負載均衡器，它的優(yōu)點就是有專業(yè)的維護團隊來對這些服務進行維護、缺點就是花銷太大，所以對于規(guī)模較小的網(wǎng)絡服務來說暫時還沒有需要使用；另外一種就是類似于Nginx/LVS/HAProxy的基于 Linux的開源免費的負載均衡軟件，這些都是通過軟件級別來實現(xiàn)，所以費用非常低廉。下面說說各自的特點和適用場合。

  一、Nginx的優(yōu)點
  1. 工作在網(wǎng)絡的7層之上，可以針對http應用做一些分流的策略，比如針對域名、目錄結構，它的正則規(guī)則比HAProxy更為強大和靈活，這也是它目前廣泛流行的主要原因之一，Nginx單憑這點可利用的場合就遠多于LVS了。
  2.Nginx對網(wǎng)絡穩(wěn)定性的依賴非常小，理論上能ping通就就能進行負載功能，這個也是它的優(yōu)勢之一；相反LVS對網(wǎng)絡穩(wěn)定性依賴比較大，這點本人深有體會；
  3. Nginx安裝和配置比較簡單，測試起來比較方便，它基本能把錯誤用日志打印出來。LVS的配置、測試就要花比較長的時間了，LVS對網(wǎng)絡依賴比較大。
  4. 可以承擔高負載壓力且穩(wěn)定，在硬件不差的情況下一般能支撐幾萬次的并發(fā)量，負載度比LVS相對小些。
  5. Nginx可以通過端口檢測到服務器內(nèi)部的故障，比如根據(jù)服務器處理網(wǎng)頁返回的狀態(tài)碼、超時等等，并且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節(jié)點，不過其中缺點就是不支持url來檢測。比如用戶正在上傳一個文件，而處理該上傳的節(jié)點剛好在上傳過程中出現(xiàn)故障，Nginx會把上傳切到另一臺服務器重新處理，而LVS就直接斷掉了，如果是上傳一個很大的文件或者很重要的文件的話，用戶可能會因此而不滿。
  6. Nginx不僅僅是一款優(yōu)秀的負載均衡器/反向代理軟件，它同時也是功能強大的Web應用服務器。LNMP也是近幾年非常流行的web架構，在高流量的環(huán)境中穩(wěn)定性也很好。
  7. Nginx現(xiàn)在作為Web反向加速緩存越來越成熟了，速度比傳統(tǒng)的Squid服務器更快，可以考慮用其作為反向代理加速器。
  8. Nginx可作為中層反向代理使用，這一層面Nginx基本上無對手，唯一可以對比Nginx的就只有 lighttpd了，不過 lighttpd目前還沒有做到Nginx完全的功能，配置也不那么清晰易讀，社區(qū)資料也遠遠沒Nginx活躍。

  9. Nginx也可作為靜態(tài)網(wǎng)頁和圖片服務器，這方面的性能也無對手。還有Nginx社區(qū)非常活躍，第三方模塊也很多。

  二、Nginx的缺點
  1. Nginx僅能支持http、https和Email協(xié)議，這樣就在適用范圍上面小些，這個是它的缺點。
  2.對后端服務器的健康檢查，只支持通過端口來檢測，不支持通過url來檢測。不支持Session的直接保持，但能通過ip_hash來解決。
  LVS：使用Linux內(nèi)核集群實現(xiàn)一個高性能、高可用的負載均衡服務器，它具有很好的可伸縮性（Scalability)、可靠性（Reliability)和可管理性（Manageability)。
  LVS的優(yōu)點是：
  1. 抗負載能力強、是工作在網(wǎng)絡4層之上僅作分發(fā)之用，沒有流量的產(chǎn)生，這個特點也決定了它在負載均衡軟件里的性能最強的，對內(nèi)存和cpu資源消耗比較低。
  2. 配置性比較低，這是一個缺點也是一個優(yōu)點，因為沒有可太多配置的東西，所以并不需要太多接觸，大大減少了人為出錯的幾率。
  3. 工作穩(wěn)定，因為其本身抗負載能力很強，自身有完整的雙機熱備方案，如LVS+Keepalived，不過我們在項目實施中用得最多的還是LVS/DR+Keepalived。
  4. 無流量，LVS只分發(fā)請求，而流量并不從它本身出去，這點保證了均衡器IO的性能不會受到大流量的影響。
  5. 應用范圍比較廣，因為LVS工作在4層，所以它幾乎可以對所有應用做負載均衡，包括http、數(shù)據(jù)庫、在線聊天室等等。
  三、LVS的缺點：
  1. 軟件本身不支持正則表達式處理，不能做動靜分離；而現(xiàn)在許多網(wǎng)站在這方面都有較強的需求，這個是Nginx/HAProxy+Keepalived的優(yōu)勢所在。

  2. 如果是網(wǎng)站應用比較龐大的話，LVS/DR+Keepalived實施起來就比較復雜了，特別后面有 WindowsServer的機器的話，如果實施及配置還有維護過程就比較復雜了，相對而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就簡單多了。

  四、HAProxy的特點：
  1. HAProxy也是支持虛擬主機的。
  2. HAProxy的優(yōu)點能夠補充Nginx的一些缺點，比如支持Session的保持，Cookie的引導；同時支持通過獲取指定的url來檢測后端服務器的狀態(tài)。
  3. HAProxy跟LVS類似，本身就只是一款負載均衡軟件；單純從效率上來講HAProxy會比Nginx有更出色的負載均衡速度，在并發(fā)處理上也是優(yōu)于Nginx的。
  4. HAProxy支持TCP協(xié)議的負載均衡轉發(fā)，可以對MySQL讀進行負載均衡，對后端的MySQL節(jié)點進行檢測和負載均衡，大家可以用LVS+Keepalived對MySQL主從做負載均衡。
  5. HAProxy負載均衡策略非常多，HAProxy的負載均衡算法現(xiàn)在具體有如下8種：
  ① roundrobin，表示簡單的輪詢，這個不多說，這個是負載均衡基本都具備的；
  ② static-rr，表示根據(jù)權重，建議關注；
  ③ leastconn，表示最少連接者先處理，建議關注；
  ④ source，表示根據(jù)請求源IP，這個跟Nginx的IP_hash機制類似，我們用其作為解決session問題的一種方法，建議關注；
  ⑤ ri，表示根據(jù)請求的URI；
  ⑥ rl_param，表示根據(jù)請求的URl參數(shù)’balance url_param’ requires an URL parameter name；
  ⑦ hdr(name)，表示根據(jù)HTTP請求頭來鎖定每一次HTTP請求；
  ⑧ rdp-cookie(name)，表示根據(jù)據(jù)cookie(name)來鎖定并哈希每一次TCP請求。
  五、Nginx和LVS對比的總結
  1. Nginx工作在網(wǎng)絡的7層，所以它可以針對http應用本身來做分流策略，比如針對域名、目錄結構等，相比之下LVS并不具備這樣的功能，所以Nginx單憑這點可利用的場合就遠多于LVS了；但Nginx有用的這些功能使其可調(diào)整度要高于LVS，所以經(jīng)常要去觸碰觸碰，觸碰多了，人為出問題的幾率也就會大。
  2. Nginx對網(wǎng)絡穩(wěn)定性的依賴較小，理論上只要ping得通，網(wǎng)頁訪問正常，Nginx就能連得通，這是Nginx的一大優(yōu)勢！Nginx同時還能區(qū)分內(nèi)外網(wǎng)，如果是同時擁有內(nèi)外網(wǎng)的節(jié)點，就相當于單機擁有了備份線路；LVS就比較依賴于網(wǎng)絡環(huán)境，目前來看服務器在同一網(wǎng)段內(nèi)并且LVS使用direct方式分流，效果較能得到保證。另外注意，LVS需要向托管商至少申請多一個ip來做Visual IP，貌似是不能用本身的IP來做VIP的。要做好LVS管理員，確實得跟進學習很多有關網(wǎng)絡通信方面的知識，就不再是一個HTTP那么簡單了。
  3. Nginx安裝和配置比較簡單，測試起來也很方便，因為它基本能把錯誤用日志打印出來。LVS的安裝和配置、測試就要花比較長的時間了；LVS對網(wǎng)絡依賴比較大，很多時候不能配置成功都是因為網(wǎng)絡問題而不是配置問題，出了問題要解決也相應的會麻煩得多。
  4. Nginx也同樣能承受很高負載且穩(wěn)定，但負載度和穩(wěn)定度差LVS還有幾個等級：Nginx處理所有流量所以受限于機器IO和配置；本身的bug也還是難以避免的。
  5. Nginx可以檢測到服務器內(nèi)部的故障，比如根據(jù)服務器處理網(wǎng)頁返回的狀態(tài)碼、超時等等，并且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節(jié)點。目前LVS中 ldirectd也能支持針對服務器內(nèi)部的情況來監(jiān)控，但LVS的原理使其不能重發(fā)請求。比如用戶正在上傳一個文件，而處理該上傳的節(jié)點剛好在上傳過程中出現(xiàn)故障，Nginx會把上傳切到另一臺服務器重新處理，而LVS就直接斷掉了，如果是上傳一個很大的文件或者很重要的文件的話，用戶可能會因此而惱火。
  6. Nginx對請求的異步處理可以幫助節(jié)點服務器減輕負載，假如使用 apache直接對外服務，那么出現(xiàn)很多的窄帶鏈接時apache服務器將會占用大 量內(nèi)存而不能釋放，使用多一個Nginx做apache代理的話，這些窄帶鏈接會被Nginx擋住，apache上就不會堆積過多的請求，這樣就減少了相當多的資源占用。這點使用squid也有相同的作用，即使squid本身配置為不緩存，對apache還是有很大幫助的。
  7. Nginx能支持http、https和email（email的功能比較少用），LVS所支持的應用在這點上會比Nginx更多。在使用上，一般最前端所采取的策略應是LVS，也就是DNS的指向應為LVS均衡器，LVS的優(yōu)點令它非常適合做這個任務。重要的ip地址，最好交由LVS托管，比如數(shù)據(jù)庫的 ip、webservice服務器的ip等等，這些ip地址隨著時間推移，使用面會越來越大，如果更換ip則故障會接踵而至。所以將這些重要ip交給 LVS托管是最為穩(wěn)妥的，這樣做的唯一缺點是需要的VIP數(shù)量會比較多。Nginx可作為LVS節(jié)點機器使用，一是可以利用Nginx的功能，二是可以利用Nginx的性能。當然這一層面也可以直接使用squid，squid的功能方面就比Nginx弱不少了，性能上也有所遜色于Nginx。Nginx也可作為中層代理使用，這一層面Nginx基本上無對手，唯一可以撼動Nginx的就只有l(wèi)ighttpd了，不過lighttpd目前還沒有能做到 Nginx完全的功能，配置也不那么清晰易讀。
 
  六、現(xiàn)在對網(wǎng)絡負載均衡的使用是隨著網(wǎng)站規(guī)模的提升根據(jù)不同的階段來使用不同的技術：
  第一階段：利用Nginx或HAProxy進行單點的負載均衡，這一階段服務器規(guī)模剛脫離開單服務器、單數(shù)據(jù)庫的模式，需要一定的負載均衡，但是仍然規(guī)模較小沒有專業(yè)的維護團隊來進行維護，也沒有需要進行大規(guī)模的網(wǎng)站部署。這樣利用Nginx或HAproxy就是第一選擇，此時這些東西上手快， 配置容易，在七層之上利用HTTP協(xié)議就可以。這時是第一選擇。
  第二階段：隨著網(wǎng)絡服務進一步擴大，這時單點的Nginx已經(jīng)不能滿足，這時使用LVS或者商用Array就是首要選擇，Nginx此時就作為LVS或者Array的節(jié)點來使用，具體LVS或Array的是選擇是根據(jù)公司規(guī)模和預算來選擇，Array的應用交付功能非常強大，本人在某項目中使用過，性價比也遠高于F5，商用首選，但是一般來說這階段相關人才跟不上業(yè)務的提升，所以購買商業(yè)負載均衡已經(jīng)成為了必經(jīng)之路。
  第三階段：這時網(wǎng)絡服務已經(jīng)成為主流產(chǎn)品，此時隨著公司知名度也進一步擴展，相關人才的能力以及數(shù)量也隨之提升，這時無論從開發(fā)適合自身產(chǎn)品的定制，以及降低成本來講開源的LVS，已經(jīng)成為首選，這時LVS會成為主流。

  最終形成比較理想的基本架構為：Array/LVS — Nginx/Haproxy — Squid/Varnish — AppServer。

  目前關于網(wǎng)站架構一般比較合理流行的架構方案：Web前端采用Nginx/HAProxy+ Keepalived作負載均衡器；后端采用 MySQL數(shù)據(jù)庫一主多從和讀寫分離，采用LVS+Keepalived的架構。當然要根據(jù)項目具體需求制定方案。小伙伴們要想獲得更多負載均衡軟件的內(nèi)容，請關注新網(wǎng)！