linux的负载均衡有哪些(linux f5负载均衡安装)？

本文介绍了“什么是linux的负载均衡”的知识。在实际案例的操作中，很多人都会遇到这样的困难。接下来，就让主机频道带领大家学习如何应对这些情况吧！希望你能认真阅读，有所收获！

linux中有四种负载均衡:1 .第二层负载均衡(mac)，采用虚拟mac地址模式，外部请求虚拟MAC地址，负载均衡后在后端分配实际MAC地址响应；2.三层负载均衡(ip)，采用虚拟ip地址模式，外部请求虚拟IP地址，收到负载均衡后分配后端实际IP地址响应；3.四层负载均衡(tcp)，从第四层“传输层”开始，使用“IP+端口”接收请求；4.七层负载平衡(http)。

1.什么是负载均衡1)负载均衡是基于现有的网络结构，提供一种廉价、有效、透明的方法来扩展网络设备和服务器的带宽，增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。负载均衡有两层含义:一是将大量并发访问或数据流共享给多个节点设备分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的操作被共享给多个节点设备进行并行处理。每个节点设备处理完毕后，将结果汇总返回给用户，系统的处理能力大大提高。

2)简单来说，一种是将大量并发处理转发到后端多个节点，减少响应时间；第二种是将单个繁重的工作转发给后端的多个节点进行处理，然后返回给负载均衡中心，再返回给用户。目前，大部分的负载均衡技术都是用来提高互联网服务器程序的可用性和可扩展性，如Web服务器、FTP服务器和其他关键任务服务器。

2.负载均衡分类开发和运维中最常见的四层负载均衡和七层负载均衡。

1)二层负载均衡(mac)根据OSI模型，二层负载一般分为虚拟mac地址，负载均衡后再分配外部对虚拟MAC地址的请求。

2)三层负载均衡(ip)一般采用虚拟ip地址模式，外部对虚拟IP地址的请求在收到负载均衡后，分配给实际的IP地址响应。(即一个ip转发一个ip，所有端口释放)

3)四层负载均衡(tcp)是基于三次负载均衡，即从第四层“传输层”开始，使用“IP+port & quot；接收请求并将其转发给相应的机器。

它是基于IP+端口的负载均衡:在三层负载均衡的基础上，通过发布三层IP地址(VIP)再加上四层端口号，就可以决定哪些流量需要进行负载均衡，哪些流量需要进行NAT处理，并将其转发到后台服务器，并记录下是哪个服务器处理这个TCP或UDP流量，这个后续连接的所有流量都会被转发到同一个服务器进行处理。对应的负载均衡器称为L4交换机，主要分析IP层和TCP/UDP层，实现四层负载均衡。这种负载均衡器不了解应用协议(如HTTP/FTP/MySQL等。).

实现四层负载均衡的软件有:F5:硬件负载均衡器，功能好但成本高。Lvs:重量级四层加载软件nginx:轻量级四层加载软件，具有缓存功能和灵活的正则表达式haproxy:模拟四层转发和灵活。

4)七层负载均衡(http)首先从第七层“应用层”开始，根据虚拟url或IP和主机名接收请求，然后转向相应的处理服务器。

就是基于虚拟URL或者主机IP的负载均衡:在四层负载均衡的基础上(没有四层是绝对不可能有七层的)，考虑应用层的特性，比如同一个Web服务器的负载均衡。除了区分流量是否需要按照VIP加80端口处理，还可以根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否进行负载均衡。比如你的Web服务器分为两组，一组是中文，一组是英文，那么七层负载均衡就可以在用户访问你的域名时自动识别用户的语言，然后选择相应的语言服务器组进行负载均衡。

对应的负载均衡器叫做L7 switch，它不仅支持四层负载均衡，还可以分析应用层的信息，比如HTTP协议URI或者Cookie信息，实现七层负载均衡。这种负载均衡器能够理解应用协议。

实现七层负载均衡的软件包括:haproxy:自然负载均衡技能，全面支持七层代理、会话维护、标记、路径转移；Nginx:只在http和mail协议上工作良好，性能和haproxy差不多。Apache: Mysql代理:功能还不错。

一般来说，lvs一般做四层负载；Nginx做7层加载(也可以通过stream模块做4层加载)；Haproxy非常灵活，可以在第4层和第7层进行负载均衡。

3.四层和七层负载均衡的区别1)从技术原理上分析所谓的四层负载均衡，即主要由报文中的目标地址和端口决定最终的内部服务器，加上负载均衡设备设置的服务器选择方式。

以常见的TCP为例，当负载均衡设备收到客户端的第一个SYN请求时，按照上述方式选择最佳服务器，并修改消息中的目标IP地址(改为后端服务器IP)直接转发给服务器。建立TCP连接，即客户端和服务器直接建立三次握手，负载均衡设备只起到类似路由器的转发作用。在某些部署情况下，为了保证服务器返回的报文能够正确返回到负载均衡设备，在转发报文时可能会修改报文的原始源地址。

所谓七层负载均衡，也称“内容交换”，就是主要通过消息中真正有意义的应用层内容和负载均衡设备设置的服务器选择方式来确定最终的内部服务器。

以常见的TCP为例，如果负载均衡设备要根据真实的应用层内容选择服务器，只能在最终服务器与客户端建立连接(三次握手)后，接收客户端发送的真实应用层内容的消息，然后根据消息中的具体字段和负载均衡设备设置的服务器选择方式决定最终的内部服务器。在这种情况下，负载平衡设备更像是一个代理服务器。负载平衡和前端客户端和后端服务器将分别建立TCP连接。所以从这个技术原理来说，七层负载均衡显然对负载均衡设备要求更高，处理七层的能力必然低于四层模式的部署方式。

中间传输层实现了四层负载均衡，处理消息的传递，但不考虑消息的内容。例如，TCP是网络上超文本传输协议(HTTP)流量的第四层协议。在这个过程中，第4层负载平衡会将网络数据包转发到上游服务器，但它不会检查数据包的内容，只能通过检查TCP流中的前几个数据包来做出有限的路由决策。

七层负载平衡不同于四层负载平衡。它在高级应用层实现，将处理每个消息的实际内容。HTTP是网络上网站流量的主要7层协议。与四层负载平衡相比，七层负载平衡以更复杂的方式路由网络流量，尤其是基于TCP的流量(如HTTP)。七层负载均衡将终止网络流量和读取消息，它可以根据消息内容(如URL或cookie)做出负载均衡决策。随后，七层负载平衡与选定的服务器建立新的TCP连接，并将请求写入服务器。

简单来说，两者的区别。

-七层负载均衡基本基于http协议，适用于web服务器的负载均衡。(nginx)-四层负载均衡主要基于tcp协议消息，可以用来均衡任何基于tcp/ip协议的软件的负载。(哈普洛克西，LVS)——两者的主要区别在于所用信息的层次不同，各有千秋。-七层应用负载的好处是让整个网络更“智能”。例如，访问网站的用户流量可以通过七层将对图片类的请求转发到特定的图片服务器，并且可以使用缓存技术；对文本类的请求可以被转发到特定的文本服务器，并且可以使用压缩技术。当然，这只是七层应用程序的一个小例子。从技术原理上讲，这种方法可以在任何意义上修改客户端的请求和服务器的响应，大大提高了网络层应用系统的灵活性。许多部署在后台的功能，如Nginx或Apache，可以前移至负载均衡设备，如客户请求中的头重写、服务器响应中的关键字过滤或内容插入。-四层负载均衡主要是灵活，可以作为各种软件的负载均衡器。

例如，四层负载均衡就像银行的自助取号机。每一位到银行的客户都是按照排号机的顺序选择相应的窗口接受服务。七层负载均衡就像银行大堂经理，先确认客户需要办理的业务，再排号。这样，办理理财、存取款的客户将根据银行内部资源统一协调，加快客户业务办理流程。

七层负载均衡的好处七层负载均衡比基于数据包的四层负载均衡占用更多CPU，但很少导致服务器性能下降。七层负载均衡可以使负载均衡器做出更明智的决策，并可以优化和更改内容，如压缩、加密等。七层负载均衡还可以使用缓冲来卸载上游服务器的慢速连接，从而提高性能。

执行七层负载平衡的组件通常称为反向代理服务器。

举一个简单的七层负载平衡的例子。假设一个用户访问一个高流量的网站。在会话期间，它可能会请求静态内容(如图像或视频)、动态内容(如新闻提要)或交易信息(如订单状态)等。第7层负载平衡允许负载平衡器根据请求本身的消息(如内容类型)来路由请求。也就是说，对图像或视频的请求可以被路由到存储它的服务器，并且被高度优化以提供多媒体内容；对交易信息(如折扣价格)的请求可以被路由到负责管理定价的应用服务器。借助7层负载平衡，网络和应用架构师可以创建高度优化的服务器基础设施或应用交付网络，从而在确保可靠性的同时有效扩展。

简单总结从上面的对比来看，似乎四层负载和七层负载最大的区别就是效率和功能的区别。四层负载架构的设计比较简单，不需要分析具体的消息内容，所以网络吞吐量和处理能力会比较高，而七层负载均衡的优点是功能多，控制灵活有力。在具体业务架构的设计中，使用七层负载还是四层负载，要根据具体情况综合考虑。

当负载达到平衡时，所有数据流都会通过负载平衡器。如何解决负载均衡器成为瓶颈的问题？

通过修改tcp报文的源地址和目的地址，可以将web服务器返回的数据直接返回给客户端，这对于七层负载均衡来说是不可能的，因为客户端和负载均衡服务器之间建立了tcp三次握手，而http协议是基于tcp协议的，只有在tcp链路建立后才传输http报文。收到http消息后，说明负载均衡器和客户端已经建立了tcp连接，但是web服务器和客户端之间的tcp链接还没有建立。我们如何将数据返回给客户端？以上方法都会有问题:集群中所有主机都是内网ip，无法与外界联系。

解决方案一:如果可以买那么多外部Ip地址使用，然后在要建立tcp链接的时候负载均衡到真正的web服务器，那就让客户端和服务器建立tcp链接。

解决方案二:引用一句话:所有的计算机问题都可以通过建立虚拟层来解决。您可以将所有服务器主机的ip虚拟化为负载平衡服务器的ip，以便服务器群集中的所有主机都可以访问外部网络。因为ip地址(网络层和三层)是相同的，所以你只能通过第二层来区分数据流方向，在数据链路层(第二层)修改目的主机的MAC地址，并向web服务器发送请求，然后才能真正建立tcp连接，然后web服务器因为可以联网，就可以直接向客户端返回数据。

2)从应用场景的需求分析七层应用负载的好处是让整个网络更“智能”。例如，访问网站的用户流量可以通过七层将对图片类的请求转发到特定的图片服务器，并且可以使用缓存技术；对文本类的请求可以被转发到特定的文本服务器，并且可以使用压缩技术。当然，这只是七层应用程序的一个小例子。从技术原理上讲，这种方法可以在任何意义上修改客户端的请求和服务器的响应，大大提高了网络层应用系统的灵活性。许多部署在后台的功能，如Nginx或Apache，可以前移至负载均衡设备，如客户请求中的头重写、服务器响应中的关键字过滤或内容插入。

另一个经常提到的功能是安全性。网络中最常见的SYN Flood攻击，即黑客控制多个源客户端，用虚假的IP地址向同一个目标发送SYN攻击。通常这种攻击会发送大量的SYN消息，耗尽服务器上的相关资源，达到拒绝服务(DoS)的目的。从技术原理上也可以看出，这些SYN攻击会以四层模式转发到后端服务器；在七层模式下，这些SYN攻击自然停止在负载均衡设备上，不会影响后台服务器的正常运行。此外，负载均衡设备还可以在七个级别设置各种策略来过滤特定的消息，比如SQL注入等应用级别的特定攻击手段，从应用级别进一步提高系统的整体安全性。

目前七层负载均衡主要集中在HTTP协议的应用上，因此其应用范围主要基于众多网站或内部信息平台等B/S开发系统。四层负载均衡对应其他TCP应用，比如基于C/S的ERP系统。

3)七层应用需要考虑的问题3.1)真的有必要吗？七层应用确实可以提高流量的智能化，但也不可避免地带来设备配置复杂、负载均衡压力增大、故障排查复杂等问题。设计系统时，要考虑四层和七层同时应用的混合情况。

3.2)是否能真正提高安全性。比如SYN Flood攻击，七层模式确实屏蔽了服务器的这些流量，但是负载均衡设备本身必须有很强的抗DDoS能力，否则即使服务器正常，作为hub调度的负载均衡设备出现故障，整个应用也会崩溃。

3.3)是否有足够的灵活性。七层应用的优势是可以让整个应用的流量智能化，但是负载均衡设备需要提供完善的七层功能，以满足客户根据不同情况进行基于应用的调度。最简单的评估是，它是否可以取代后台的Nginx或Apache等服务器上的调度功能。一个可以提供七层应用开发接口的负载均衡设备，让客户可以根据自己的需求随意设置功能，真的可以提供很强的灵活性和智能性。

4)整体对比4.1)智能七层负载均衡拥有OIS七层的所有功能，因此在处理用户需求时可以更加灵活。理论上，七层模型可以用服务器修改所有用户的请求。比如在文件头添加信息，根据不同的文件类型分类转发。四层模型只支持基于网络层的需求转发，不能修改用户请求的内容。

4.2)安全七层负载均衡具备OSI模型的所有功能，因此更容易抵御来自网络的攻击；原则上，四层模型会将用户的请求直接转发到后端节点，无法直接抵御网络攻击。

4.3)复杂性的四层模型一般架构简单，易于管理，易于定位问题；七层模型架构复杂，通常需要考虑四层模型的混合情况，所以问题定位复杂。

4.4)与四层模型相比，效率基于较低层的设置，通常效率更高，但应用范围有限；七层模型需要更多的资源消耗，理论上比四层模型功能更强。现在的实现更多的是基于http应用。

负载均衡的技术方案说明1)软件/硬件负载均衡软件负载均衡解决方案是指在一台或多台服务器的相应操作系统上安装一个或多个附加软件来实现负载均衡，如DNS负载均衡、检查点防火墙-1连接控制、Keepalive+ipvs等。其优点是基于特定环境，配置简单，使用灵活，成本低廉，可以满足一般的负载均衡要求。软件解决方案也有许多缺点，因为在每台服务器上安装额外的软件会消耗大量的系统资源。模块越强大，消耗就越多，所以当连接请求特别大的时候，软件本身就会成为服务器成败的一个关键。软件扩展性不是很好，受操作系统限制；因为操作系统本身的bug，经常会造成安全问题。

硬件负载平衡解决方案是在服务器和外部网络之间直接安装一个负载平衡设备。该设备通常是独立于系统的硬件，称为负载平衡器。由于专用设备完成特殊任务，独立于操作系统，整体性能大幅提升，配合多样化的负载均衡策略和智能流量管理，可以达到最佳的负载均衡要求。负载平衡器有多种形式。除了作为独立的负载平衡器，一些负载平衡器集成在交换设备中，并放置在服务器和互联网之间，而另一些负载平衡器将此功能集成到具有两个网络适配器的PC中，一个连接到互联网，另一个连接到后端服务器组的内部网络。

软件负载均衡和硬件负载均衡的比较:

软件负载均衡的优点是需求环境清晰，配置简单，运行灵活，成本低，效率低，可以满足一般企业的需求。缺点是依赖系统，增加资源开销；软件的质量决定了环境的性能；系统的安全性和软件的稳定性会影响整个环境的安全性。

硬件负载均衡的优点是独立于系统，整体性能大幅提升，在功能和性能上优于软件；智能流量管理，有多种策略可供选择，可以达到最佳的负载均衡效果；缺点是贵。

2)本地/全局负载均衡负载均衡根据其应用的地理结构可以分为本地负载均衡和全局负载均衡(也称区域负载均衡)。本地负载均衡是指本地服务器组的负载均衡，而全局负载均衡是指位于不同地理位置且具有不同网络结构的服务器组之间的负载均衡。

本地负载均衡可以有效解决数据流量过大和网络负载过重的问题，并且不需要花昂贵的钱购买性能优异的服务器，充分利用现有设备，避免服务器单点故障造成的数据流量损失。它具有灵活多样的平衡策略，将数据流合理地分配给服务器组中的服务器，以分担负担。即使现有的服务器被扩展和升级，新的服务器简单地被添加到服务组，而不改变现有的网络结构和停止现有的服务。

全局负载平衡主要用于在多区域中拥有自己的服务器的站点。为了使全球用户只用一个IP地址或域名就能访问最近的服务器，从而获得最快的访问速度，也可用于子公司分散、站点分布广泛的大公司，通过内网达到统一合理分配资源的目的。

3)网络层面的负载均衡针对网络上过载的不同瓶颈，从网络的不同层面出发，可以采用相应的负载均衡技术来解决存在的问题。

随着带宽和数据流量的增加，网络核心部分的数据接口将面临瓶颈问题，原有的单一线路将难以满足需求，线路的升级将过于昂贵甚至难以实现。这时，我们可以考虑采用集群技术。

链路聚合技术(第二层负载均衡)将多条物理链路作为一条聚合的逻辑链路，网络数据流量由聚合的逻辑链路中的所有物理链路共享，从而在逻辑上增加链路的容量，使其满足增加带宽的需求。

现代负载平衡技术通常在网络的第四层或第七层运行。第四层负载均衡将互联网上一个合法注册的IP地址映射到多个内部服务器的IP地址上，对每个TCP连接请求动态使用其中一个内部IP地址，达到负载均衡的目的。在第四层交换机中，这种平衡技术被广泛使用。具有服务器组VIP(虚拟IP地址)连接请求的目的地址的分组流经交换机。交换机根据源和目的IP地址、TCP或UDP端口号以及一定的负载均衡策略，在服务器IP和VIP之间进行映射，选择服务器组中最好的服务器来处理连接请求。

七层负载均衡控制应用层服务的内容，为访问流量提供了高级别的控制方法，适用于HTTP服务器群的应用。第七层负载均衡技术通过检查流经它的HTTP报头，根据报头中的信息执行负载均衡任务。

七层负载平衡的优势如下:

1)通过检查HTTP头，我们可以检测到HTTP400、500和600系列的错误消息，因此我们可以透明地将连接请求重定向到另一个服务器，避免应用层故障。2)根据数据类型(如判断数据包是图像文件、压缩文件还是多媒体文件格式等。)，可以将数据流量定向到相应内容的服务器进行处理，从而提高系统性能。3)根据连接请求的类型，比如普通文本、图片等静态文档请求，或者asp、cgi等动态文档请求，可以将相应的请求定向到相应的服务器进行处理，从而提高系统的性能和安全性。

七层负载平衡的缺点如下:

1)七层负载均衡受限于其支持的协议(一般只有HTTP)，限制了其广泛应用。2)七层负载均衡检查HTTP头会占用大量系统资源，必然会影响系统的性能。在大量连接请求的情况下，负载均衡设备本身很容易成为网络整体性能的瓶颈。

动词 （verb的缩写）负载均衡策略在实际应用中，您可能不希望只是将客户端的服务请求平均分配给内部服务器，而不管服务器是否停机。相反，我想让奔腾III服务器比奔腾II服务器接受更多的服务请求，处理较少服务请求的服务器可以被分配更多的服务请求，而出现故障的服务器在恢复之前将不再接受服务请求。选择合适的负载均衡策略，使多个设备能够很好地共同完成任务，消除或避免现有网络负载分布不均匀和数据流量拥塞响应时间长的瓶颈。在每种负载均衡模式下，根据不同的应用需求，在OSI参考模型的第二层、第三层、第四层和第七层都有相应的负载均衡策略。

负载均衡策略的优劣及其实现难度有两个关键因素:负载均衡算法；检测网络系统状态的方法和能力。负载均衡算法1)循环调度(Round Robin):来自网络的每一个请求都被依次分配给内部服务器，从1到n开始，然后重新开始。这种平衡算法适用于服务器组中的所有服务器具有相同的硬件和软件配置，并且平均服务请求相对平衡的情况。2)加权轮循:根据服务器处理能力的不同，给每个服务器分配不同的权重，使其接受相应权重的服务请求。例如，如果服务器A的权重设计为1，服务器B的权重为3，服务器C的权重为6，那么服务器A、B和C将分别接收10%、30%和60%的服务请求。这种平衡算法可以确保高性能服务器获得更多的利用率，避免低性能服务器过载。3)随机:将来自网络的请求随机分发到内部的多个服务器。4)加权随机:这种均衡算法类似于加权循环算法，但在处理请求共享时是一个随机选择过程。5)响应时间:负载均衡设备向内部服务器发送探测请求(如Ping)，然后根据内部服务器对探测请求的最快响应时间来决定哪个服务器响应客户端的服务请求。这种均衡算法可以更好地反映服务器当前的运行状态，但是最快响应时间只是指负载均衡设备和服务器之间的最快响应时间，而不是指客户端和服务器之间的最快响应时间。6)连接最少:每次服务请求客户端停留在服务器的时间可能相差很大。随着工作时间的延长，如果采用简单的循环调度或者随机均衡算法，那么各个服务器上的连接过程可能会有很大的差异，并没有达到真正的负载均衡。最少连接数平衡算法对于需要内部加载的每台服务器都有一个数据记录，记录了服务器当前正在处理的连接数。当有新的服务连接请求时，会将当前请求分配给连接数最少的服务器，使得平衡更符合实际情况，负载更均衡。这种均衡算法适用于长时间处理请求服务，如FTP。7)处理能力均衡:这种均衡算法会将服务请求分配给处理负载最轻的服务器(根据服务器CPU型号、CPU数量、内存大小、当前连接数等进行换算。).因为考虑了内部服务器的处理能力和当前网络运行情况，所以这种均衡算法相对更准确，特别适用于第七层(应用层)负载均衡。8)DNS响应平衡(Flash DNS):在互联网上，无论是HTTP、FTP还是其他服务请求，客户端通常通过域名解析找到服务器的确切IP地址。在这种均衡算法下，不同地理位置的负载均衡设备接收来自同一个客户端的域名解析请求，同时将该域名解析为对应服务器的IP地址(即与该负载均衡设备处于同一地理位置的服务器的IP地址)并返回给客户端，那么客户端将继续使用第一个接收到的域名解析IP地址请求服务，忽略其他IP地址响应。在这种均衡策略适用于全局负载均衡的情况下，对于局部负载均衡是没有意义的。