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公司網站制作的負載均衡解決方案

文章作者:易捷網站制作公司编辑    文章来源:深圳網站制作公司-中彩网

互聯網早期,業務流量比較小並且業務邏輯比較簡單,單台服務器便可以滿足基本的需求;但隨著互聯網的發展,業務流量越來越大並且業務邏輯也越來越複雜,單台機器的性能問題以及單點問題凸顯了出來,因此需要多台機器來進行性能的水平擴展以及避免單點故障。但是要如何將不同的用戶的流量分發到不同的服務器上面呢?

早期的方法是使用DNS做負載,通過給客戶端解析不同的IP地址,讓客戶端的流量直接到達各個服務器。但是這種方法有一個很大的缺點就是延時性問題,在做出調度策略改變以後,由于DNS各級節點的緩存並不會及時的在客戶端生效,而且DNS負載的調度策略比較簡單,無法滿足業務需求,因此就出現了負載均衡。

客戶端的流量首先會到達負載均衡服務器,由負載均衡服務器通過一定的調度算法將流量分發到不同的應用服務器上面,同時負載均衡服務器也會對應用服務器做周期性的健康檢查,當發現故障節點時便動態的將節點從應用服務器集群中剔除,以此來保證應用的高可用。

當一個Web系統從日訪問量10萬逐步增長到1000萬,甚至超過1億的過程中,Web系統承受的壓力會越來越大,在這個過程中,我們會遇到很多的問題。爲了解決這些性能壓力帶來問題,我們需要在Web系統架構層面搭建多個層次的緩存機制。在不同的壓力階段,我們會遇到不同的問題,通過搭建不同的服務和架構來解決。

Web負載均衡

Web負載均衡(LoadBalancing),简单地说就是给我们的服务器集群分配“工作任务”,而采用恰当的分配方式,对于保护处于后端的Web服务器来说,非常重要。

負載均衡的策略;

1.HTTP重定向

當用戶發來請求的時候,Web服務器通過修改HTTP響應頭中的Location標記來返回一個新的url,然後浏覽器再繼續請求這個新url,實際上就是頁面重定向。通過重定向,來達到“負載均衡”的目標。例如,我們在下載PHP源碼包的時候,點擊下載鏈接時,爲了解決不同國家和地域下載速度的問題,它會返回一個離我們近的下載地址。重定向的HTTP返回碼是302,如下圖:

如果使用PHP代碼來實現這個功能,方式如下:

這個重定向非常容易實現,並且可以自定義各種策略。但是,它在大規模訪問量下,性能不佳。而且,給用戶的體驗也不好,實際請求發生重定向,增加了網絡延時。

2.反向代理負載均衡

反向代理服務的核心工作主要是轉發HTTP請求,扮演了浏覽器端和後台Web服務器中轉的角色。因爲它工作在HTTP層(應用層),也就是網絡七層結構中的第七層,因此也被稱爲“七層負載均衡”。可以做反向代理的軟件很多,比較常見的一種是Nginx。

Nginx是一種非常靈活的反向代理軟件,可以自由定制化轉發策略,分配服務器流量的權重等。反向代理中,常見的一個問題,就是Web服務器存儲的session數據,因爲一般負載均衡的策略都是隨機分配請求的。同一個登錄用戶的請求,無法保證一定分配到相同的Web機器上,會導致無法找到session的問題。

解決方案主要有兩種:

配置反向代理的轉發規則,讓同一個用戶的請求一定落到同一台機器上(通過分析cookie),複雜的轉發規則將會消耗更多的CPU,也增加了代理服務器的負擔。

將session這類的信息,專門用某個獨立服務來存儲,例如Redis/memchache,這個方案是比較推薦的。

反向代理服務,也是可以開啓緩存的,如果開啓了,會增加反向代理的負擔,需要謹慎使用。這種負載均衡策略實現和部署非常簡單,而且性能表現也比較好。但是,它有“單點故障”的問題,如果挂了,會帶來很多的麻煩。而且,到了後期Web服務器繼續增加,它本身可能成爲系統的瓶頸。

3.IP負載均衡

IP負載均衡服務是工作在網絡層(修改IP)和傳輸層(修改端口,第四層),比起工作在應用層(第七層)性能要高出非常多。原理是,他是對IP層的數據包的IP地址和端口信息進行修改,達到負載均衡的目的。這種方式,也被稱爲“四層負載均衡”。常見的負載均衡方式,是LVS(LinuxVirtualServer,Linux虛擬服務),通過IPVS(IPVirtualServer,IP虛擬服務)來實現。

在負載均衡服務器收到客戶端的IP包的時候,會修改IP包的目標IP地址或端口,然後原封不動地投遞到內部網絡中,數據包會流入到實際Web服務器。實際服務器處理完成後,又會將數據包投遞回給負載均衡服務器,它再修改目標IP地址爲用戶IP地址,最終回到客戶端。

上述的方式叫LVS-NAT,除此之外,還有LVS-RD(直接路由),LVS-TUN(IP隧道),三者之間都屬于LVS的方式,但是有一定的區別,篇幅問題,不贅敘。

IP負載均衡的性能要高出Nginx的反向代理很多,它只處理到傳輸層爲止的數據包,並不做進一步的組包,然後直接轉發給實際服務器。不過,它的配置和搭建比較複雜。

4.DNS負載均衡

DNS(DomainNameSystem)負責域名解析的服務,域名url實際上是服務器的別名,實際映射是一個IP地址,解析過程,就是DNS完成域名到IP的映射。而一個域名是可以配置成對應多個IP的。因此,DNS也就可以作爲負載均衡服務。

這種負載均衡策略,配置簡單,性能極佳。但是,不能自由定義規則,而且,變更被映射的IP或者機器故障時很麻煩,還存在DNS生效延遲的問題。

5.DNS/GSLB負載均衡

我們常用的CDN(ContentDeliveryNetwork,內容分發網絡)實現方式,其實就是在同一個域名映射爲多IP的基礎上更進一步,通過GSLB(GlobalServerLoadBalance,全局負載均衡)按照指定規則映射域名的IP。一般情況下都是按照地理位置,將離用戶近的IP返回給用戶,減少網絡傳輸中的路由節點之間的跳躍消耗。

實際過程是LDNS(LocalDNS)先向根域名服務(RootNameServer)獲取到頂級根的NameServer(例如.com的),然後得到指定域名的授權DNS,然後再獲得實際服務器IP。

CDN在Web系統中,一般情況下是用來解決大小較大的靜態資源(html/Js/Css/圖片等)的加載問題,讓這些比較依賴網絡下載的內容,盡可能離用戶更近,提升用戶體驗。

例如,我訪問了一張imgcache.gtimg.cn上的圖片(騰訊的自建CDN,不使用qq.com域名的原因是防止http請求的時候,帶上了多余的cookie信息),我獲得的IP是183.60.217.90。

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