7层负载均衡与4层负载均衡区别

先说结论：

4 层负载均衡本质是转发，而 7 层负载本质是内容交换和代理

一、OSI 7层模型与TCP/IP 4层模型

OSI: open system interconnection 开放式系统互联参考模型

网络七层模型是一个标准，而非实现。 网络四层模型是一个实现的应用模型。 网络四层模型由七层模型简化合并而来。

二、7层负载均衡与4层负载均衡

在OSI 7层模型中，从下往上，应用层属于第七层，而传输层属于第四层， 所谓四层即运输层，就是基于 IP + 端口的负载均衡； 七层即应用层，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。

在这里插入图片描述

4 层负载均衡本质是转发，而 7 层负载本质是内容交换和代理

以常见的 TCP 为例：

• 4 层负载均衡转发 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， 并对报文中的目标 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。
• 7 层负载均衡代理 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（TCP 三次握手）后，才可能接收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，七层负载均衡明显地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。

三、7层负载均衡与4层负载均衡的对比

7层负载均衡相较于4层负载均衡在更耗费性能的同时，也获得了更加智能的优点，由于在应用层进行识别，所以7层负载均衡可以基于不同的协议（如http、radius、dns等）进行负载，也可以根据应用层协议中有意义的内容来进行负载，如：除了根据IP加端口进行负载外，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。

而4层负载均衡基本就是基于 IP + 端口进行负载均衡了。

四、常用负载均衡工具

Nginx/LVS/HAProxy是目前使用最广泛的三种负载均衡软件。

• LVS LVS（Linux Virtual Server），也就是Linux虚拟服务器, 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目。使用LVS技术要达到的目标是：通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器群集，它具有良好可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的服务性能。

LVS主要用来做四层负载均衡。

• Nginx Nginx（发音同engine x）是一个网页服务器，它能反向代理HTTP, HTTPS, SMTP, POP3, IMAP的协议链接，以及一个负载均衡器和一个HTTP缓存。

Nginx主要用来做七层负载均衡。

• HAProxy HAProxy是一个使用C语言编写的自由及开放源代码软件，其提供高可用性、负载均衡，以及基于TCP和HTTP的应用程序代理。

Haproxy主要用来做七层负载均衡。