负载均衡https_服务器负载均衡

前段时间有位网友问我如何配置一个能承受高并发的网站，由于当时时间紧迫，我就让他先自己去查资料，今天就来聊聊这个问题。

当一个 Web 系统从日访问量十万增长到千万甚至亿以上时，Web 服务器的压力就会越来越大。在这个过程中，我们会遇到很多问题。为了解决这些性能压力带来的问题，我们需要在 Web 系统架构层面构建多级缓存机制。在不同的压力阶段，我们会遇到不同的问题，可以通过构建不同的服务和架构来解决。

Web 负载平衡

Web服务器负载均衡（Load），简单来说就是将“工作任务”分配给我们的服务器集群，采用合适的分配方式对于保护后端的Web服务器非常重要。

负载均衡策略有很多种，我们先从原理说起。

1、HTTP重定向当用户发送请求时，Web服务器通过修改HTTP响应头中的标签，返回一个新的URL，然后浏览器继续请求这个新的URL，这其实就是页面重定向。通过重定向，达到了“负载均衡”的目的。比如我们下载PHP源码包的时候，当我们点击下载链接的时候，为了解决不同国家和地区下载速度的问题，它会返回一个离我们比较近的下载地址。重定向的HTTP返回码是302，如下图：

如果使用PHP代码实现该功能，方法如下：

这种重定向实现起来非常简单，可以定制各种策略，但是在大规模流量下性能较差，用户体验也不好，实际请求被重定向，增加了网络延迟，一般不采用这种方式。

2、反向代理负载均衡 反向代理服务的核心工作是转发HTTP请求，起到浏览器和后端Web服务器之间的中转作用。由于它工作在HTTP层（应用层），也就是七层网络结构中的第七层，所以又被称为“七层负载均衡”。可以做反向代理的软件有很多，比较常见的有Nginx等。

Nginx 是一款非常灵活的反向代理软件，可以自由定制转发策略，分配服务器流量权重等。反向代理中一个常见的问题就是数据在 Web 服务器上的存储，因为一般的负载均衡策略都是随机分配请求，同一个登录用户的请求无法保证分配到同一个 Web 机器上，这样就会导致找不到请求的问题。

主要有三种解决方案：

配置反向代理的转发规则，让同一个用户的请求发到同一台机器（经过解析）。复杂的转发规则会消耗更多的CPU，增加代理服务器的负担。

这类信息存储在单独的服务中，例如 redis/。一般采用这种方式，可靠又简单。

存放到数据库中，比如MySQL，以前也是常用的，但是响应速度比2慢。

反向代理服务也可以启用缓存，如果启用，会增加反向代理的负担，需要谨慎使用。这种负载均衡策略实现和部署非常简单，性能也比较好。但它存在“单点故障”的问题，一旦发生故障，会带来很大的麻烦。而且，在后期，如果Web服务器数量继续增加，它本身可能就会成为系统的瓶颈。

3. IP负载平衡

IP负载均衡服务工作在网络层（修改IP）和传输层（修改端口，第四层），其性能远高于工作在应用层（第七层）。其原理是在IP层修改数据包的IP地址和端口信息，达到负载均衡的目的。这种方式也叫“四层负载均衡”。常见的负载均衡方式有LVS（Linux，Linux ），通过IPVS（IP，IP ）实现。

当负载均衡服务器收到客户端发来的IP包后，会修改该IP包的目标IP地址或者端口，然后原封不动地投递给内部网络，数据包则流入实际的Web服务器，实际服务器完成处理后再将数据包投递回负载均衡服务器，负载均衡服务器再将目标IP地址修改为用户的IP地址，最后返回给客户端。

以上这种方式就叫做LVS-NAT，除此之外，还有LVS-RD（直接路由）和LVS-TUN（IP隧道），三者都属于LVS方式，但是又有一定的区别，限于篇幅，我就不细说了。

IP负载均衡的性能比Nginx反向代理高很多，它只对数据包进行处理直到传输层，不再进一步打包，直接转发到实际的服务器，但是它的配置和搭建相对复杂。

4.DNS负载平衡

DNS（Name）是负责域名解析的服务。域名URL其实是服务器的一个别名，实际映射的是IP地址。解析过程就是DNS完成域名到IP地址的映射。一个域名可以配置对应多个IP地址。因此DNS也可以作为负载均衡服务，DNS负载均衡也是比较常用的。

这种负载均衡策略配置简单，性能优异。但是不能自由定义规则，更换映射IP或者机器故障时比较麻烦。还存在DNS生效延迟的问题。

5、DNS/GSLB负载均衡我们常用的CDN（内容分发网络）实现方式，其实是在将同一个域名映射到多个IP的基础上更进一步，通过GSLB（全局负载均衡， Load ）将域名的IP按照指定的规则进行映射。总体来说就是根据地理位置将距离用户最近的IP返回给用户，减少了网络传输中路由节点之间的跳转消耗。

图中“向上查找”的实际过程是，LDNS（Local DNS）先从根域名服务（Root Name）获取最顶层的根Name（比如.com），然后获取指定域名的授权DNS，进而获取实际的服务器IP。

在Web系统中，一般会使用CDN来解决大型静态资源（html/Js/Css/等）的加载问题，让这些比较依赖网络下载的内容尽可能的靠近用户，提高用户体验。比如我在（腾讯自建的CDN，不使用域名的原因是为了避免http请求时带上不必要的信息）上访问一张图片，获取到的IP是183.60.217.90。

这种方式和之前的DNS负载均衡一样，不仅性能优异，还支持多种策略的配置，但是建设和维护成本非常高，一线互联网公司会自建CDN服务，中小型公司一般会使用第三方提供的CDN。