负载均衡——LVS,HAProxy和Nginx对比分析

负载均衡(Load Balance)是应用于互联网后台系统架构设计中的各层,它将请求均匀分摊到多个操作单元上执行。

目前,在线上环境中应用较多的负载均衡器硬件有F5 BIG-IP,但是硬件设备昂贵,不如软件适应互联网公司的快速发展。最常用的负载均衡软件有LVS、HAProxy和Nginx,结合高可用软件有Heartbeat、Keepalived,可以搭建出承载海量请求的成熟架构如LVS+Keepalived、HAProxy+keepalived等.

专长

三种负载均衡软件LVS、HAProxy和Nginx的优缺点说明如下:

LVS的优点:

1、性能最强、仅工作在第4层,TUN和DR模式下回包不经过LVS,保证了均衡器IO的性能受大流量的影响最小;

2、工作稳定,自身有完整的双机热备方案,如LVS+Keepalived和LVS+Heartbeat;

3、应用范围比较广,可以对所有应用做负载均衡;

LVS的缺点:

1、软件本身不支持正则处理,不能做动静分离,这就凸显了Nginx/HAProxy+Keepalived的优势。

2、配置性比较低,如果网站应用比较庞大,配置和维护过程就比较麻烦。

HAProxy的优点:

1、HAProxy是支持虚拟主机的,可以工作在4、7层(支持多网段);

2、支持url检测后端的服务器;

3、它跟LVS一样,本身仅仅就只是一款负载均衡软件;单纯从效率上来讲HAProxy更会比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的算法较多,达到8种;

Nginx的优点:

1、工作在OSI第7层,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。它的正则比HAProxy更为强大和灵活;

2、Nginx对网络的依赖非常小,理论上能ping通就就能进行负载功能,这个也是它的优势所在;

3、Nginx安装和配置比较简单,测试起来比较方便;

4、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;

5、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现在也是非常流行的web环境,大有和LAMP环境分庭抗礼之势,Nginx在处理静态页面、特别是抗高并发方面相对apache有优势;

6、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,有需求的朋友可以考虑用其作为反向代理加速器;

Nginx的缺点:

1、Nginx不支持url来检测;

2、Nginx仅能支持http和Email,这个它的弱势;

应用

简单地不负责任地说,性能上LVS>HA>Nginx,功能性和便利性上Nginx>HA>LVS。

对于一个大型后台系统来说,LVS、HAProxy和Nginx常常可以配合使用在不同的层级,LVS用在接入层的最前端,承担最大规模的流量分发;HAProxy负责按域名分流;而Nginx只需要作为Web服务器负责单机内多实例的负载均衡,或负责目录结构分流和静态资源缓存等需求。

所谓的四层与七层负载均衡,就是在对后台服务器进行负载均衡时,依据OSI四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。比如四层负载均衡通过报文中的目标IP地址和端口,七层负载均衡通过报文中的应用层信息(URL、HTTP头部等信息),选择到达目的的内部服务器。四层负载均衡在解包上的消耗更少,可以达到更高的性能。而七层负载算法可以通过更多的应用层信息分发请求,功能性上更强大。

七层负载均衡软件可以通过URL、Cookie和HTTP head等信息,而不仅仅是IP端口分发流量,还可以修改客户端的请求和服务器的响应(例如HTTP请求中的Header的重写),极大提升了应用系统在网络层的灵活性。

在网络中常见的SYN Flood攻击中,黑客会对同一目标大量发送SYN报文,耗尽服务器上的相关资源,以达到Denial of Service(DoS)的目的。四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上;而在七层模式下这些SYN攻击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SQL Injection等应用层面的特定攻击手段,进一步提高系统整体安全。

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