负载均衡的分类及算法总结

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一、负载均衡分类

1. DNS 负载均衡

思路是 DNS 解析同一个域名时可以返回不同的IP地址。

用来实现地理级别的均衡，例如，北方用户访问北京机房、南方用户访问深圳机房。

优点：

简单，成本低，直接交给DNS服务器处理即可，无需自己维护。

就近访问，提升访问速度。

缺点：

DNS缓存时间较长，更新不及时。

DNS控制权在域名商那里，无法根据业务特点定制扩展。

2. 硬件负载均衡

通过单独的硬件设备实现负载均衡，典型设备例如 F5、A10。

优点：

功能强大，支持各级负载均衡，支持各种负载均衡算法，支持全局负载均衡。

性能强大，可以支持100万以上的并发。

稳定性高。

支持安全防护，除了负载均衡的功能，还有防火墙、防DDoS攻击等安全功能。

缺点：

昂贵，价格几万甚至数十万。

扩展能力差。

3. 软件负载均衡

通过软件实现，例如我们熟悉的 Nginx（7层负载均衡）和 LVS（4层负载均衡）。

和硬件负载均衡相比，性能差了很多，Nginx 能支持5万/秒，而F5是百万级，但价格也便宜了很多。

优点：

简单

便宜

灵活

缺点：

性能一般

没有防火墙等安全功能

负载均衡的典型架构

DNS、硬件、软件这3中方式可以组合使用，基本原则：

DNS方式用于实现地理级别的负载均衡。

硬件方式用于实现集群级别的负载均衡。

软件方式用于实现机器级别的负载均衡。

二、负载均衡算法

1. 轮询

负载均衡系统接收到请求后，按照顺序轮流分配给服务器。

这种方式非常简单，只管按顺序分配，至于服务器当前负载情况、硬件能力等都不关心，只要服务器还能工作，就可以分配，除非服务器挂了。

2. 加权轮询

是轮询方式的一种改进，轮询方式是无差别分配，但实际服务器的处理能力是有差异的，所以需要区别对待。

为服务器设置权值，权值高的就多分配点。

3. 负载最低优先

将任务分配给当前负载最低的服务器。

例如 LVS 可以根据“连接数”判断服务器状态，NGINX 可以根据“HTTP请求数”来判断。

这种方式比轮询高级很多，可以感知服务器的状态了，但其复杂度也大大提高了，要收集统计服务器的负载信息。

4. 性能最优

优先将任务分配给处理速度最快的服务器，来达到最快响应客户端的目的。

此方式也是感知服务器的状态，标准是响应时间。

需要收集分析服务器的响应时间，这个工作本身消耗也不小，所以采用采样的方式，不统计所有任务的响应时间，统计一个周期（例如 10秒/1分钟/5分钟）内的状态。

优缺点与 负载最低优先 相同。

5. Hash

对请求中的关键信息（如IP）进行hash计算，hash值相同的请求分配到同一台服务器，例如业务中希望同一用户的请求都由同一台服务器来处理。