负载均衡是大型架构的基石，下面我重点详解负载均衡@mikechen

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负载均衡

负载均衡（Load Balancing）:是一种将网络流量、或计算任务，分散到多个服务器或计算资源上的技术。

如下图所示：

它的核心目的是通过避免单个服务器过载，提高系统的可用性、可扩展性和性能。

负载均衡的原理

负载均衡，位于客户端和后端服务器之间，作为请求的“智能”分发中心。

当客户端发送请求时，负载均衡器会根据预设的算法和策略，决定将该请求转发给哪一个后端服务器。

这个过程对客户端是透明的，如下图所示：

负载均衡的原理，可以分为三个关键步骤：

接收请求： 负载均衡器作为所有请求的唯一入口，首先接收来自客户端的流量。分发决策： 负载均衡器根据其配置的负载均衡算法，决定将请求转发给哪一台后端服务器。请求转发与响应： 负载均衡器将请求发送给选定的服务器，服务器处理完请求后，将响应返回给负载均衡器，再由负载均衡器将响应返回给客户端。

这个过程对客户端来说是透明的，客户端始终只和负载均衡器交互，而不知道背后有多少台服务器在提供服务。

负载均衡算法

负载均衡算法，主要分为如下5类：

1.轮循

轮询（Round Robin）， 将请求按顺序循环地分配给每台服务器。

例如，服务器1、服务器2、服务器3...然后回到服务器1。

优点： 简单，公平。

缺点： 不考虑服务器性能差异，如果某台服务器性能较弱或负载较高，仍会被分配同等数量的请求。

2.加权轮循

轮询的升级版，为每台服务器设置一个权重值。

权重越高的服务器，被分配到请求的几率越大。

如下图所示：

能够更好地平衡不同性能服务器之间的负载。

3.最少连接

最少连接（Least Connections），将新的请求转发给当前连接数最少的服务器。

优点： 实时反映服务器负载情况，动态平衡负载。

缺点： 只考虑连接数，不考虑连接的质量（例如，一个连接是轻量级还是重量级的任务）。

4.哈希

根据请求的源IP地址进行哈希计算，将同一IP地址的请求始终转发到同一台服务器。

优点： 简单，实现了会话保持。

缺点： 如果大量请求来自同一个IP，可能导致该服务器负载过高。

负载均衡的分类

负载均衡主要分为：二层、三层、四层、以及七层负载均衡。

二层负载均衡（L2）：这种方式基于 MAC 地址 进行流量分发。

三层负载均衡（L3）：这种方式基于 IP 地址 进行分发。

四层（L4）负载均衡：基于 TCP/IP 协议的传输层。

它通过检查数据包的 IP 地址和端口号 来分发请求。

这是最常见的、也是最基础的负载均衡方式。

七层（L7）负载均衡：基于 HTTP/HTTPS 协议的应用层。

它能够解析请求的详细内容，如 URL、HTTP 头部、Cookie 等，从而实现更智能的路由。

常见实现：

硬件： F5 Big-IP, A10 Networks；软件： Nginx, HAProxy, Envoy, Apache HTTP Server；

负载均衡应用场景

负载均衡技术可以应用于多种场景，包括但不限于以下几个方面：

高流量网站和API服务：对于电商平台、社交媒体或API网关等承载海量请求的应用，负载均衡能将请求分散到多台服务器。

微服务架构：在复杂的微服务体系中，负载均衡器负责将服务请求路由到正确的微服务实例，实现服务的弹性伸缩和故障隔离。

容灾和高可用：当某台服务器出现故障时，负载均衡器能自动将其从服务列表中移除，并将流量导向健康的服务器，实现无缝切换，确保服务不中断。

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