LVS Nginx HAProxy 三种负载均衡优缺点比较

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搭建负载均衡高可用环境相对简单，主要是要理解其中原理。此文描述了三种负载均衡器的优缺点，以便在实际的生产应用中，按需求取舍。
       
目前，在线上环境中应用较多的负载均衡器硬件有F5 BIG-IP,软件有LVS，Nginx及HAProxy,高可用软件有Heartbeat、Keepalived，成熟的架构有LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAProxy+keepalived及DRBD+Heartbeat.

三种负载均衡器的优缺点说明如下：

LVS的优点：
1、抗负载能力强、工作在第4层仅作分发之用，没有流量的产生，这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的；无流量，同时保证了均衡器IO的性能不会受到大流量的影响；
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；
4、配置性比较低，这是一个缺点也是一个优点，因为没有可太多配置的东西，所以并不需要太多接触，大大减少了人为出错的几率；
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、如果网站应用比较庞大，LVS/DR+Keepalived就比较复杂了，特别是后面有Windows Server应用的机器，实施及配置还有维护过程就比较麻烦，相对而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就简单多了。
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        1. LVS/DR如何处理请求报文的，会修改IP包内容吗？

        1.1 vs/dr本身不会关心IP层以上的信息，即使是端口号也是tcp/ip协议栈去判断是否正确，vs/dr本身主要做这么几个事：

        1）接收client的请求，根据你设定的负载均衡算法选取一台realserver的ip；

        2）以选取的这个ip对应的mac地址作为目标mac，然后重新将IP包封装成帧转发给这台RS；

        3）在hash table中记录连接信息。

        vs/dr做的事情很少，也很简单，所以它的效率很高，不比硬件负载均衡设备差多少。

        数据包、数据帧的大致流向是这样的：client --> VS --> RS --> client

        1.2 前面已作了回答，vs/dr不会修改IP包的内容.

        2. RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？在出口网卡上配置VIP可以吗？

        2.1 既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包，首先必须要让RS能接收到这个包。

        在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client。

        2.2 答案是不可以将VIP设置在出口网卡上,否则会响应客户端的arp request,造成client/gateway arp table紊乱，以至于整个load balance都不能正常工作。

        3. RealServer为什么要抑制arp帧？

        这个问题在上一问题中已经作了说明，这里结合实施命令进一步阐述。我们在具体实施部署的时候都会作如下调整：

       echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore       echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce       echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore       echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

        我相信很多人都不会弄懂它们的作用是什么，只知道一定得有。我这里也不打算拿出来详细讨论，只是作几点说明，就当是补充吧。

        3.1

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignoreecho "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

        这两条是可以不用的，因为arp对逻辑接口没有意义。

        3.2 如果你的RS的外部网络接口是eth0，那么

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignoreecho "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

        其实真正要执行的是：

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignoreecho "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce

        所以我个人建议把上面两条也加到你的脚本里去，因为万一系统里上面两条默认的值不是0，那有可能是会出问题滴。

        4. LVS/DR load balancer（director）与RS为什么要在同一网段中？

        从第一个问题中大家应该明白vs/dr是如何将请求转发给RS的了吧？它是在数据链路层来实现的，所以director必须和RS在同一网段里面。

        5. 为什么director上lo接口除了VIP另外还要在eth0配一个ip（即DIP）？

        5.1 如果是用了keepalived等工具做HA或者Load Balance,则在健康检查时需要用到DIP。

        5.2 没有健康检查机制的HA或者Load Balance则没有存在的实际意义。

        6. LVS/DR ip_forward需要开启吗？

        不需要。因为director跟realserver是同一个网段，无需开启转发。

        7. director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗？

        lvs/dr里，director的vip的netmask 没必要设置为255.255.255.255，也不需要再去

route add -host $VIP dev eth0:0

        director的vip本来就是要像正常的ip地址一样对外通告的,不要搞得这么特殊.

        8. LVS/DR如何进行tcp的三次握手？

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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、可以承担高的负载压力且稳定，一般能支撑超过几万次的并发量；
5、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；
6、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；
7、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。
3、Nginx的Session的保持，Cookie的引导能力相对欠缺。

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、能够补充Nginx的一些缺点比如Session的保持，Cookie的引导等工作；
3、支持url检测后端的服务器；
4、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；
5、HAProxy可以对Mysql读进行负载均衡，对后端的MySQL节点进行检测和负载均衡，不过在后端的MySQL slaves数量超过10台时性能不如LVS；
6、HAProxy的算法较多，达到8种；