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Chalin · 凡人

Nginx 学习笔记系列文章教程之 LVS-Nginx-HAProxy 优缺点

Chalin发布于1065 次阅读

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:

一、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;

二、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。

三、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;

四、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。

五、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;

六、Q&A

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_ignore
echo "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_ignore
echo "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_ignore
echo "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.

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