NLB定義
NLB全稱是Network Load Balancing。即網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。是在支持應(yīng)用程序的資源池中平均分配網(wǎng)絡(luò)流量的一種方法。現(xiàn)代應(yīng)用程序必須同時處理數(shù)百萬用戶，并以快速、可靠的方式將正確的文本、視頻、圖像和其他數(shù)據(jù)返回給每個用戶。為了處理如此高的流量，大多數(shù)應(yīng)用程序都有許多資源服務(wù)器，它們之間包含很多重復(fù)數(shù)據(jù)。NLB器是位于用戶與服務(wù)器組之間的設(shè)備，充當(dāng)不可見的協(xié)調(diào)者，確保均等使用所有資源服務(wù)器。
NLB有哪些優(yōu)勢？
NLB可以定向和控制應(yīng)用程序服務(wù)器與其訪客或客戶端之間的互聯(lián)網(wǎng)流量。因此，它可提高應(yīng)用程序的可用性、可擴(kuò)展性、安全性和性能。
應(yīng)用程序可用性
服務(wù)器故障或維護(hù)可能會增加應(yīng)用程序停機(jī)時間，使訪客無法訪問您的應(yīng)用程序。NLB器可以通過以下方式提高您的系統(tǒng)的容錯能力：自動檢測服務(wù)器問題并將客戶端流量重定向到可用服務(wù)器。您可以使用NLB來簡化以下任務(wù)：
運行應(yīng)用程序服務(wù)器維護(hù)或升級而無需使應(yīng)用程序停機(jī)
為備份站點提供自動災(zāi)難恢復(fù)
執(zhí)行運行狀況檢查并防止出現(xiàn)可能導(dǎo)致停機(jī)的問題
應(yīng)用程序可擴(kuò)展性
您可以使用NLB器在多個服務(wù)器之間智能地定向網(wǎng)絡(luò)流量。您的應(yīng)用程序可以處理數(shù)千個客戶端請求，因為NLB會執(zhí)行以下操作：
防止任何一臺服務(wù)器出現(xiàn)流量瓶頸
預(yù)測應(yīng)用程序流量，以便您可以在需要時添加或移除不同服務(wù)器
為您的系統(tǒng)增加冗余度，使您可以放心擴(kuò)展
應(yīng)用程序安全
NLB器具有多項內(nèi)置的安全功能，可為您的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的安全保駕護(hù)航。它們是應(yīng)對分布式拒絕服務(wù)攻擊的有用工具，在這種攻擊中，攻擊者會用數(shù)百萬個并發(fā)請求淹沒應(yīng)用程序服務(wù)器，從而導(dǎo)致服務(wù)器故障。NLB器還可以執(zhí)行以下操作：
監(jiān)控流量并阻止惡意內(nèi)容
將攻擊流量自動重定向到多個后端服務(wù)器，以最大限度減少影響
通過一組網(wǎng)絡(luò)防火墻路由流量，以提高安全性
應(yīng)用程序性能
NLB器通過增加響應(yīng)時間和減少網(wǎng)絡(luò)延遲來提高應(yīng)用程序性能。它們可以執(zhí)行諸如以下幾項關(guān)鍵任務(wù)：
在服務(wù)器之間平均分配負(fù)載以提高應(yīng)用程序性能
將客戶端請求重定向到地理位置較近的服務(wù)器以減少延遲
確保物理和虛擬計算資源的可靠性和性能
NLB的工作原理
公司通常在多臺服務(wù)器上運行其應(yīng)用程序。這種服務(wù)器安排稱為服務(wù)器場。用戶對應(yīng)用程序的請求首先轉(zhuǎn)到NLB器。然后，NLB器會將每個請求路由到服務(wù)器場中最適合處理該請求的單個服務(wù)器。
NLB就像餐廳經(jīng)理所做的工作一樣?？紤]一家有五名服務(wù)員的餐廳。如果允許顧客選擇服務(wù)員，那么一個或兩個服務(wù)員可能會超負(fù)荷工作，而其他服務(wù)員則處于閑置狀態(tài)。為了避免這種情況，餐廳經(jīng)理將顧客分配給最適合為他們提供服務(wù)的特定服務(wù)員。
什么是NLB算法
NLB算法是一組規(guī)則，NLB器遵循這些規(guī)則來確定最適合每個不同客戶端請求的服務(wù)器。NLB算法分為兩個主要類別。
靜態(tài)NLB
靜態(tài)NLB算法遵循固定規(guī)則，與當(dāng)前服務(wù)器狀態(tài)無關(guān)。以下是靜態(tài)NLB的示例。
循環(huán)法
服務(wù)器的 IP 地址通知客戶端將請求發(fā)往何處。IP 地址是一串很難記住的長數(shù)字。為了簡單起見，域名系統(tǒng)將網(wǎng)站名稱映射到服務(wù)器。當(dāng)您在瀏覽器中輸入 aws.amazon.com 時，請求將首先發(fā)送到我們的名稱服務(wù)器，該服務(wù)器會將我們的 IP 地址返回給您的瀏覽器。
在循環(huán)法中，權(quán)威性名稱服務(wù)器（而不是專用硬件或軟件）執(zhí)行NLB。該名稱服務(wù)器輪流或以循環(huán)方式返回服務(wù)器場中不同服務(wù)器的 IP 地址。
加權(quán)循環(huán)法
在加權(quán)循環(huán)NLB中，您可以根據(jù)服務(wù)器的優(yōu)先級或容量為每臺服務(wù)器分配不同權(quán)重。權(quán)重較高的服務(wù)器將從名稱服務(wù)器接收更多的傳入應(yīng)用程序流量。
IP 哈希法
在 IP 哈希法中，NLB器將對客戶端 IP 地址執(zhí)行名為哈希的數(shù)學(xué)計算。它將客戶端 IP 地址轉(zhuǎn)換為數(shù)字，然后將該數(shù)字映射到各個服務(wù)器。
動態(tài)NLB
動態(tài)NLB算法將在分配流量之前檢查服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)。以下是動態(tài)NLB算法的一些示例。
最少連接法
連接是客戶端與服務(wù)器之間的開放通信渠道。當(dāng)客戶端向服務(wù)器發(fā)送第一個請求時，客戶端將進(jìn)行身份驗證，并在彼此之間建立活動連接。在最少連接法中，NLB器將檢查哪些服務(wù)器的活動連接最少，并將流量發(fā)送到這些服務(wù)器。此方法假定所有連接均要求所有服務(wù)器具有相同處理能力。
加權(quán)最小連接法
加權(quán)最小連接算法假定某些服務(wù)器可以處理比其他服務(wù)器更多的活動連接。因此，您可以為每臺服務(wù)器分配不同的權(quán)重或容量，NLB器會將新的客戶端請求發(fā)送到按容量計算連接最少的服務(wù)器。
最短響應(yīng)時間法
響應(yīng)時間是服務(wù)器處理傳入請求和發(fā)送響應(yīng)所花費的總時間。最短響應(yīng)時間法會將服務(wù)器響應(yīng)時間與活動連接相結(jié)合，以確定最佳服務(wù)器。NLB器使用此算法來確保為所有用戶提供更快的服務(wù)。
基于資源的方法
在基于資源的方法中，NLB器通過分析當(dāng)前服務(wù)器負(fù)載來分配流量。稱為代理的專用軟件在每臺服務(wù)器上運行，并計算服務(wù)器資源的使用情況，如其計算容量和內(nèi)存。然后，NLB器將先檢查代理是否有足夠的可用資源，然后再將流量分配給該服務(wù)器。
NLB有哪些類型
我們可以將NLB分為三個主要類別，具體取決于NLB器為了重定向流量而檢查客戶端請求中的哪些內(nèi)容。
應(yīng)用程序NLB
復(fù)雜的現(xiàn)代應(yīng)用程序擁有多個服務(wù)器場，其中包含多個專用于單個應(yīng)用程序功能的服務(wù)器。應(yīng)用程序NLB器會查看請求內(nèi)容（如 HTTP 標(biāo)頭或 SSL 會話 ID）以重定向流量。
例如，電子商務(wù)應(yīng)用程序具有產(chǎn)品目錄、購物車和結(jié)賬功能。應(yīng)用程序NLB器會將瀏覽產(chǎn)品的請求發(fā)送給包含圖像和視頻但不需要保持開放連接的服務(wù)器。相比之下，它會將購物車請求發(fā)送給能夠保持多個客戶端連接并長時間保存購物車數(shù)據(jù)的服務(wù)器。
網(wǎng)絡(luò)NLB
網(wǎng)絡(luò)NLB器會檢查 IP 地址和其他網(wǎng)絡(luò)信息，以最佳方式重定向流量。它們將跟蹤應(yīng)用程序流量的來源，并可以將一個靜態(tài) IP 地址分配給多個服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)NLB器使用前面介紹的靜態(tài)和動態(tài)NLB算法來均衡服務(wù)器負(fù)載。
全局服務(wù)器NLB
全局服務(wù)器NLB可跨地理位置分散的多個服務(wù)器進(jìn)行。例如，很多公司可能在不同國家/地區(qū)的多個數(shù)據(jù)中心以及全球的第三方云提供商中擁有服務(wù)器。在這種情況下，本地NLB器將管理某一地區(qū)或區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用程序負(fù)載。這些NLB器會嘗試將流量重定向到地理位置更接近客戶端的服務(wù)器目標(biāo)。只有在服務(wù)器出現(xiàn)故障的情況下，這些NLB器才會將流量重定向到客戶端所在地理區(qū)域之外的服務(wù)器。
DNS NLB
在 DNS NLB中，您可以將域配置為跨域上的資源池路由網(wǎng)絡(luò)請求。域可以對應(yīng)于網(wǎng)站、郵件系統(tǒng)、打印服務(wù)器或可通過互聯(lián)網(wǎng)訪問的其他服務(wù)。DNS NLB有助于在全球分布的資源池中保持應(yīng)用程序可用性以及均衡網(wǎng)絡(luò)流量。
NLB技術(shù)有哪些類型？
NLB器屬于以下兩種類型之一：硬件NLB器和軟件NLB器。
硬件NLB器
基于硬件的NLB器是一種硬件設(shè)備，可以安全地處理千兆字節(jié)的流量并將其重定向到數(shù)百個不同的服務(wù)器。您可以將其存儲在數(shù)據(jù)中心，并使用虛擬化創(chuàng)建多個可以集中管理的數(shù)字或虛擬NLB器。
軟件NLB器
基于軟件的NLB器是執(zhí)行所有NLB功能的應(yīng)用程序。您可以將它們安裝在任何服務(wù)器上，也可作為完全托管的第三方服務(wù)的形式訪問。
硬件NLB器與軟件NLB器的比較
硬件NLB器需要初始投資、配置和持續(xù)維護(hù)。您也可能不會滿負(fù)荷使用它們，尤其是您購買硬件NLB器只是為了處理高峰時段的流量高峰。如果流量突然增加到超出其當(dāng)前容量，這將影響用戶，直到您能購買并設(shè)置另一個NLB器為止。
相比之下，基于軟件的NLB器要靈活得多。它們可以輕松地縱向擴(kuò)展或縮減，并且與現(xiàn)代云計算環(huán)境更加兼容。隨著時間推移，它們的設(shè)置、管理和使用成本也會降低。
