常用負載均衡的工具講解及說明
常用負載均衡的工具
Nginx、LVS、HAProxy、 F5
負載均衡即是代理服務器將接收的請求均衡的分發到各服務器中，負載均衡主要解決網絡擁塞問題，提高服務器響應速度，服務就近提供，達到更好的訪問質量，減少后臺服務器大并發壓力。
什么是 Nginx ？
Nginx ，是一個 Web 服務器和反向代理服務器，用于 HTTP、HTTPS、SMTP、POP3 和 IMAP 協議。
Nginx負載均衡的原理是什么？
客戶端向反向代理發送請求，接著反向代理根據某種負載機制轉發請求至目標服務器(這些服務器都運行著相同的應用)，并把獲得的內容返回給客戶端，期中，代理請求可能根據配置被發往不同的服務器。
Nginx的優點：
- 高并發連接：官方測試Nginx能夠支撐5萬并發連接，實際測試可達到3萬左右，每天可以處理億次訪問量；原因是:采用最新epoll（linux2.6內核）和kqueue（freebsd）網絡I/O模型，而Apache采用的是傳統的select模型
- 內存消耗小
- Nginx支持負載均衡
- Nginx支持反向代理
- 成本低廉
Nginx正向代理
一個位于客戶端和原始服務器(origin server)之間的服務器，為了從原始服務器取得內容，客戶端向代理發送一個請求并指定目標(原始服務器)然后代理向原始服務器轉交請求并將獲得的內容返回給客戶端。客戶端才能使用正向代理。
正向代理總結就一句話：代理端代理的是客戶端
Nginx反向代理
反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務器來接受internet上的連接請求，然后將請求，發給內部網絡上的服務器并將從服務器上得到的結果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務器對外就表現為一個反向代理服務器。
反向代理總結就一句話：代理端代理的是服務端
Nginx 可以用于七層負載均衡。
但是對于一些大的網站，一般會采用 DNS+四層負載+七層負載的方式進行多層次負載均衡。
LVS是什么？
LVS（Linux Virtual Server），也就是 Linux 虛擬服務器，是一個由章文嵩博士發起的自由軟件項目， 是中國國內最早出現的自由軟件項目之一。
LVS集群采用哪三層結構？
一般來說，LVS集群采用三層結構，其主要組成部分為：
A、負載調度器（load balancer），它是整個集群對外面的前端機，負責將客戶的請求發送到一組服務器上執行，而客戶認為服務是來自一個IP地址（我們可稱之為虛擬IP地址）上的。
B、服務器池（server pool），是一組真正執行客戶請求的服務器，執行的服務有WEB、MAIL、FTP和DNS等。
C、共享存儲（shared storage），它為服務器池提供一個共享的存儲區，這樣很容易使得服務器池擁有相同的內容，提供相同的服務。
LVS優點：
- 開源，免費；
- 在網上能找到一些相關技術資源；
- 具有軟件負載均衡的一些優點；
LVS 由哪2部分程序組成？
包括 ipvs 和 ipvsadm。
- ipvs(ip virtual server)：一段代碼工作在內核空間，叫ipvs，是真正生效實現調度的代碼。
- ipvsadm：另外一段是工作在用戶空間，叫ipvsadm，負責為ipvs內核框架編寫規則，定義誰是集群服務，而誰是后端真實的服務器(Real Server)
LVS 有幾種模式？
NAT模式、 TUN 模式、 DR 模式
NAT模式優缺點：
因為請求與應答都要經過lvs服務器，所以訪問量大的話lvs會形成瓶頸，一般要求10-20臺節點。
每臺節點服務器的網關地址必須是lvs服務器的內網地址。
NAT模式支持對IP地址和端口進行轉換。即用戶請求的端口和真實服務器的端口可以不一致。
LVS-TUN模式：
它的連接調度和管理與VS/NAT中的一樣，利用ip隧道技術的原理，即在原有的客戶端請求包頭中再加一層IP Tunnel的包頭ip首部信息，不改變原來整個請求包信息，只是新增了一層ip首部信息，再利用路由原理將請求發給RS server，不過要求的是所有的server必須支持”IPTunneling”或者”IP Encapsulation”協議。
LVS-DR模式原理：
Director Server作為群集的訪問入口，但不作為網關使用，后端服務器池中的Real Server與Director Server在同一個物理網絡中，發送給客戶機的數據包不需要經過Director Server。為了響應對整個群集的訪問，DS與RS都需要配置有VIP地址。
LVS十種調度算法介紹
1、輪叫調度（Round Robin）(簡稱rr)
調度器通過“輪叫”調度算法將外部請求按順序輪流分配到集群中的真實服務器上，它均等地對待每一臺服務器，而不管服務器上實際的連接數和系統負載。
2、加權輪叫（Weighted Round Robin）（簡稱wrr)
調度器通過“加權輪叫”調度算法根據真實服務器的不同處理能力來調度訪問請求。這樣可以保證處理能力強的服務器能處理更多的訪問流量。調度器可以自動問詢真實服務器的負載情況，并動態地調整其權值。
3、最少鏈接（Least Connections）(LC)
調度器通過“最少連接”調度算法動態地將網絡請求調度到已建立的鏈接數最少的服務器上。如果集群系統的真實服務器具有相近的系統性能，采用“最小連接”調度算法可以較好地均衡負載。
4、加權最少鏈接（Weighted Least Connections）(WLC)
在集群系統中的服務器性能差異較大的情況下，調度器采用“加權最少鏈接”調度算法優化負載均衡性能，具有較高權值的服務器將承受較大比例的活動連接負載。調度器可以自動問詢真實服務器的負載情況，并動態地調整其權值。
5、基于局部性的最少鏈接（Locality-Based Least Connections）(LBLC)
“基于局部性的最少鏈接”調度算法是針對目標IP地址的負載均衡，目前主要用于Cache集群系統。該算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址最近使用的服務器，若該服務器是可用的且沒有超載，將請求發送到該服務器；若服務器不存在，或者該服務器超載且有服務器處于一半的工作負載，則用“最少鏈接” 的原則選出一個可用的服務器，將請求發送到該服務器。
6、帶復制的基于局部性最少鏈接（Locality-Based Least Connections with Replication）(LBLCR)
“帶復制的基于局部性最少鏈接”調度算法也是針對目標IP地址的負載均衡，目前主要用于Cache集群系統。它與LBLC算法的不同之處是它要維護從一個目標 IP地址到一組服務器的映射，而LBLC算法維護從一個目標IP地址到一臺服務器的映射。該算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址對應的服務器組，按“最小連接”原則從服務器組中選出一臺服務器，若服務器沒有超載，將請求發送到該服務器；若服務器超載，則按“最小連接”原則從這個集群中選出一臺服務器，將該服務器加入到服務器組中，將請求發送到該服務器。同時，當該服務器組有一段時間沒有被修改，將最忙的服務器從服務器組中刪除，以降低復制的程度。
7、目標地址散列（Destination Hashing）(DH)
“目標地址散列”調度算法根據請求的目標IP地址，作為散列鍵（Hash Key）從靜態分配的散列表找出對應的服務器，若該服務器是可用的且未超載，將請求發送到該服務器，否則返回空。
8、源地址散列（Source Hashing）(SH)
“源地址散列”調度算法根據請求的源IP地址，作為散列鍵（Hash Key）從靜態分配的散列表找出對應的服務器，若該服務器是可用的且未超載，將請求發送到該服務器，否則返回空。
9、最短的期望的延遲（Shortest Expected Delay Scheduling SED）(SED)
基于wlc算法。這個必須舉例來說了
ABC三臺機器分別權重123 ，連接數也分別是123。那么如果使用WLC算法的話一個新請求進入時它可能會分給ABC中的任意一個。使用sed算法后會進行這樣一個運算
A(1+1)/1
B(1+2)/2
C(1+3)/3
根據運算結果，把連接交給C 。
10、最少隊列調度（Never Queue Scheduling NQ）(NQ)
無需隊列。如果有臺 realserver的連接數＝0就直接分配過去，不需要在進行sed運算
LVS 主要用來做四層負載和七層負載
所謂四層就是基于IP+端口的負載均衡，主要代表有lvs。
七層負載也稱內容交換，就是基于URL等應用層信息的負載均衡，主要代表有nginx。
HAProxy是什么？
HAProxy是一個使用C語言編寫的自由及開放源代碼軟件[1]，其提供高可用性、負載均衡，以及基于TCP和HTTP的應用程序代理。
HAProxy特別適用于那些負載特大的web站點，這些站點通常又需要會話保持或七層處理。HAProxy運行在當前的硬件上，完全可以支持數以萬計的并發連接。并且它的運行模式使得它可以很簡單安全的整合進您當前的架構中， 同時可以保護你的web服務器不被暴露到網絡上。
HAProxy實現了一種事件驅動, 單一進程模型，此模型支持非常大的并發連接數。多進程或多線程模型受內存限制 、系統調度器限制以及無處不在的鎖限制，很少能處理數千并發連接。事件驅動模型因為在有更好的資源和時間管理的用戶空間(User-Space) 實現所有這些任務，所以沒有這些問題。此模型的弊端是，在多核系統上，這些程序通常擴展性較差。這就是為什么他們必須進行優化以 使每個CPU時間片(Cycle)做更多的工作。
haproxy 配置中分成五部分內容有哪些？
- global：設置全局配置參數，屬于進程的配置，通常是和操作系統相關。
- defaults：配置默認參數，這些參數可以被用到frontend，backend，Listen組件；
- frontend：接收請求的前端虛擬節點，Frontend可以更加規則直接指定具體使用后端的backend；
- backend：后端服務集群的配置，是真實服務器，一個Backend對應一個或者多個實體服務器；
- Listen ：frontend和backend的組合體。
HAProxy 是一個使用 C 語言編寫的自由及開放源代碼軟件，其提供高可用性、負載均衡，以及基于 TCP 和 HTTP 的應用程序代理。
Haproxy 主要用來做七層負載均衡。
F5是什么？
F5 Networks(納斯達克: FFIV) ，全球領先的應用交付網絡（ADN）領域的廠商 ，創建于1996年 ，總部位于美國西雅圖市 ， F5為全球大型企業、運營商、政府與消費品牌提供更加快速、安全以及智能的應用 ，通過交付云與安全解決方案 ，F5幫助企業在不損失速度與管理性的同時享有它們所需的應用架構。
F5負載均衡功能有哪些？
1.多鏈路的負載均衡和冗余
2.防火墻負載均衡
3.服務器負載均衡
4.系統高可用性
5.高度的安全性
7.系統管理
F5的核心就是Virtual Server。
