lvs、nginx、haproxy转发模式优缺点总结

lvs、nginx、haproxy是最常见的三种高可用性负载均衡软件。

现对三者的转发方式做下总结。
一、LVS转发模式

LVS是章文嵩博士写的一个工作于四层的高可能性软件。不像后两者支持七层转发,不过也正因为其简单,所以其是最稳定的。其共有三种IP负载均衡技术:VS/NAT(Virtual Server via Network Address Translation)、VS/TUN(Virtual Server via IP Tunneling)和VS/DR(Direct Routing),三者之间具体的比较见下表

lvs

二、nginx负载模式

 

nginx有五种负载算法模式,分别是:轮询、weight(权重)、ip_hash、fair、url_hash 。现逐一说明:

 

轮询(默认): 每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器,如果后端服务器down掉,能自动剔除。

weight :指定轮询几率,weight和访问比率成正比,用于后端服务器性能不均的情况。配置为:

 

upstream bakend {

server 192.168.0.14 weight=10;

server 192.168.0.15 weight=10;

}

 

ip_hash:每个请求按访问ip的hash结果分配,这样每个访客固定访问一个后端服务器,可以解决session的问题。配置为:

 

upstream bakend {

ip_hash;

server 192.168.0.14:88;

server 192.168.0.15:80;

}

 

fair:按后端服务器的响应时间来分配请求,响应时间短的优先分配。

 

upstream backend {

server server1;

server server2;

fair;

}

 

url_hash:按访问url的hash结果来分配请求,使每个url定向到同一个后端服务器,后端服务器为缓存时比较有效。配置如:

 

upstream backend {

server squid1:3128;

server squid2:3128;

hash $request_uri;

hash_method crc32;

}

 

注:第五种模式下,需要注意在upstream中加入hash语句,server语句中不能写入weight等其他的参数,hash_method是使用的hash算法 。

 

server后面常接的参数有如下几个:

 

down 表示单前的server暂时不参与负载

weight 默认为1.weight越大,负载的权重就越大。

max_fails :允许请求失败的次数默认为1.当超过最大次数时,返回proxy_next_upstream 模块定义的错误

fail_timeout:max_fails次失败后,暂停的时间。

backup: 其它所有的非backup机器down或者忙的时候,请求backup机器。所以这台机器压力会最轻。

 

三、haproxy

 

haproxy是三者之间负载算法最多的,有八种,所以其应用场景也是最多,配置也是最灵活的,具体8种算法为:

 

①roundrobin,表示简单的轮询,这个是负载均衡基本都具备的;

 

②static-rr,表示根据权重,和nginx的weight算法类似;

 

③leastconn,表示最少连接者先处理,有点类似于nginx的fair,不过fair是根据响应时间;

 

④source,表示根据请求源IP,这个跟Nginx的IP_hash机制类似,我们用其作为解决session问题的一种方法,建议关注;

 

⑤ri,表示根据请求的URI,类似于nginx的url_hash;

 

⑥rl_param,表示根据请求的URl参数'balance url_param' requires an URL parameter name;

 

⑦hdr(name),表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求;

 

⑧rdp-cookie(name),表示根据据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

 

优缺点

 

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(www.111cn.net)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.

 

  1. 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。

 

  1. 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。

 

  1. 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。

 

  1. 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。

 

  1. 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。

 

  1. 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 eth0:0director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.

 

  1. 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;

四、总结

具体现网应用可以根据据体的实际情况选择最好的负载方式。三者中,lvs稳定性最好,可配置性最少;nginx针对域名、目录结构进行正则匹配是最强的,同时其对网络依赖比较小,不过性能上和lvs和haproxy相比稍差一点点;haproxy支持虚拟主机,尤其在session保持方面做的最好,其有三种算法可以实现session共享———— ip识别(source)、cookie识别、session识别三种,除此之外在对mysql做HA方案时也经常会用到该软件。

from:http://www.111cn.net/sys/linux/58536.htm

haproxy


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