负载均衡(Load Balance)

负载均衡（Load balancing）也叫负载平衡，是一种计算机技术，用来在多个计算机（计算机集群）、网络连接、CPU、磁盘驱动器或其他资源中分配负载，以达到最优化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。 使用带有负载平衡的多个服务器组件，取代单一的组件，可以通过冗余提高可靠性。负载平衡服务通常是由专用软件和硬件来完成。 主要作用是将大量作业合理地分摊到多个操作单元上进行执行，用于解决互联网架构中的高并发和高可用的问题。

在实际应用中，在Web服务器集群之前总会有一台负载均衡服务器，负载均衡设备的任务就是作为Web服务器流量的入口，挑选最合适的一台Web服务器，将客户端的请求转发给它处理，实现客户端到真实服务端的透明转发。最近几年很火的「云计算」以及分布式架构，本质上也是将后端服务器作为计算资源、存储资源，由某台管理服务器封装成一个服务对外提供，客户端不需要关心真正提供服务的是哪台机器，在它看来，就好像它面对的是一台拥有近乎无限能力的服务器，而本质上，真正提供服务的是后端的集群。

软件负载解决的两个核心问题是：选谁、转发，其中最著名的是LVS（Linux Virtual Server）。

一个典型的互联网应用的拓扑结构是这样的：

现在我们知道，负载均衡就是一种计算机网络技术，用来在多个计算机（计算机集群）、网络连接、CPU、磁碟驱动器或其它资源中分配负载，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。那么，这种计算机技术的实现方式有多种。大致可以分为以下几种，其中最常用的是四层和七层负载均衡：

四层负载均衡

四层负载均衡工作在OSI模型的传输层，由于在传输层，只有TCP/UDP协议，这两种协议中除了包含源IP、目标IP以外，还包含源端口号及目的端口号。四层负载均衡服务器在接受到客户端请求后，以后通过修改数据包的地址信息（IP+端口号）将流量转发到应用服务器。

七层负载均衡

七层负载均衡工作在OSI模型的应用层，应用层协议较多，常用http、radius、DNS等。七层负载就可以基于这些协议来负载。这些应用层协议中会包含很多有意义的内容。比如同一个Web服务器的负载均衡，除了根据IP加端口进行负载外，还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。

在电信行业的应用

负载均衡对通讯链路的冗余是非常有用的。例如，一家公司可能有多条互联网接入线路以保证某一条故障时仍可以正常接入互联网。

故障转移的架构意味着一条连接正常使用，另外一条连接作为备用，当第一条出现故障时才会被启用。

使用负载均衡器，两条（多条）连接可以都投入使用。有一个设备或者程序实时监控着所有连接的连通性，并且对正在发送的包进行选路。同时使用多条连接可以增加带宽。

许多电信公司在其内部网络或连接到外部网络（其它电信网络）都有多条线路可以使用。为避免某条链路出现网络堵塞，最小化连接其它网络的费用或者提高网络的可靠性，它们使用负载均衡将流量从一条链路转移到另一条链路。IEEE 802.1aq - Shortest Path Bridging

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负载均衡的另一个用途是监控网络活动。负载均衡器能用于将巨大的网络流量分割为几个子流并使用网络分析器，每个都读取原始数据的一部分。这对于监视10GbE, STM64高速网络非常有用，在这些网络上由于数据量太大进行复杂的数据处理几乎是不可能的。

与故障转移的关系

负载均衡经常被用于实现故障转移-当一个或多个组件出现故障时能持续提供服务这些组件都在持续监控（例如：Web服务器通过请求一个已知页面来监控是否正常工作）中，当一个组件没有响应，负载均衡器就会发现并不再向其发送数据。同样当一个组件重新上线，负载均衡器会重新开始向其发送数据。为了能够如前所述正常工作，负载均衡体系中至少要有一个冗余服务。采用一用一备方案（一个组件提供服务，一个备用，当主组件故障时备用组件将接管继续提供服务）比故障转移方案更加经济，灵活。有些类型的RAID系统使用的热备份功能跟这是类似的作用。