Nginx/LVS/HAProxy負載均衡軟件優缺點總結

Nginx/LVS/HAProxy簡單介紹：

Nginx：專為性能優化而開發，性能是其最重要的考量,實現上非常注重效率 。它支持內核Poll模型，能經受高負載的考驗,有報告表明能支持高達 50,000個并發連接數。

LVS：使用Linux內核集群實現一個高性能、高可用的負載均衡服務器，具有很好的可伸縮性（Scalability）、可靠性（Reliablity）和可管理性（Manageability）

HAProxy：提供高可用性、負載均衡以及基于TCP和HTTP應用的代理，支持虛擬主機，它是免費、快速并且可靠的一種解決方案。HAProxy特別適用于那些負載特大的web站點，這些站點通常又需要會話保持或七層處理。HAProxy運行在當前的硬件上，完全可以支持數以萬計的并發連接。并且它的運行模式使得它可以很簡單安全的整合進您當前的架構中， 同時可以保護你的web服務器不被暴露到網絡上。

Nginx、LVS、HAProxy是目前使用最為廣泛的負載均衡軟件一般對負載均衡的使用是隨著網站規模的提升，根據不同階段使用不同技術，如果是中小型Web應用，日PV小于1000萬，Nginx足以，大型網站以及重要的服務，且服務器較多時，可考慮用LVS。

一種是通過硬件來進行進行，常見的硬件有比較昂貴的F5和Array等商用的負載均衡器（F5的負載均衡業界占用率最高，ARRAY的VPN比F5強）它的優點就是有專業的維護團隊來對這些服務進行維護、缺點就是花銷太大，所以對于規模較小的網絡服務來說暫時還沒有需要使用。另外一種就是類似于Nginx/LVS/HAProxy的基于Linux的開源免費的負載均衡軟件，這些都是通過軟件級別來實現，所以費用非常低廉。

目前關于網站架構一般比較合理流行的架構方案：Web前端采用Nginx/HAProxy+Keepalived作負載均衡器；后端采用MySQL數據庫一主多從和讀寫分離，采用LVS+Keepalived的架構。（具體根據項目需求制定方案）

一、Nginx優點：

1、工作在網絡7層之上，可針對http應用做一些分流的策略，如針對域名、目錄結構，它的正規規則比HAProxy更為強大和靈活，所以，目前為止廣泛流行。

2、Nginx對網絡穩定性的依賴非常小，理論上能ping通就能進行負載功能。

3、Nginx安裝與配置比較簡單，測試也比較方便，基本能把錯誤日志打印出來。

4、可以承擔高負載壓力且穩定，硬件不差的情況下一般能支撐幾萬次的并發量，負載度比LVS小。

5、Nginx可以通過端口檢測到服務器內部的故障，如根據服務器處理網頁返回的狀態碼、超時等，并會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節點。

6、不僅僅是優秀的負載均衡器/反向代理軟件，同時也是強大的Web應用服務器。LNMP也是近些年非常流行的Web架構，在高流量環境中穩定性也很好。

7、可作為中層反向代理使用。

8、可作為靜態網頁和圖片服務器。

9、Nginx社區活躍，第三方模塊非常多，相關的資料在網上比比皆是。

Nginx常規的和HTTP請求和相應流程圖：

Nginx缺點：

1、適應范圍較小，僅能支持http、https、Email協議。

2、對后端服務器的健康檢查，只支持通過端口檢測，不支持url來檢測。比如用戶正在上傳一個文件，而處理該上傳的節點剛好在上傳過程中出現故障，Nginx會把上傳切到另一臺服務器重新處理，而LVS就直接斷掉了，如果是上傳一個很大的文件或者很重要的文件的話，用戶可能會因此而不滿。

二、LVS優點：

1、抗負載能力強、是工作在網絡4層之上僅作分發之用，沒有流量的產生，這個特點也決定了它在負載均衡軟件里的性能最強的，對內存和cpu資源消耗比較低。

2、配置性比較低，這是一個缺點也是一個優點，因為沒有可太多配置的東西，所以并不需要太多接觸，大大減少了人為出錯的幾率。

3、工作穩定，因為其本身抗負載能力很強，自身有完整的雙機熱備方案，如LVS+Keepalived，不過我們在項目實施中用得最多的還是LVS/DR+Keepalived。

4、無流量，LVS只分發請求，而流量并不從它本身出去，這點保證了均衡器IO的性能不會收到大流量的影響。

5、應用范圍比較廣，因為LVS工作在4層，所以它幾乎可以對所有應用做負載均衡，包括http、數據庫、在線聊天室等等。

LVS DR(Direct Routing)模式的網絡流程圖：

LVS的缺點：

1、軟件本身不支持正則表達式處理，不能做動靜分離；而現在許多網站在這方面都有較強的需求，這個是Nginx/HAProxy+Keepalived的優勢所在。

2、如果是網站應用比較龐大的話，LVS/DR+Keepalived實施起來就比較復雜了，特別后面有Windows Server的機器的話，如果實施及配置還有維護過程就比較復雜了，相對而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就簡單多了。

三、HAProxy優點：

1、HAProxy是支持虛擬主機的，可以工作在4、7層(支持多網段)

2、HAProxy的優點能夠補充Nginx的一些缺點，比如支持Session的保持，Cookie的引導；同時支持通過獲取指定的url來檢測后端服務器的狀態。

3、HAProxy跟LVS類似，本身就只是一款負載均衡軟件；單純從效率上來講HAProxy會比Nginx有更出色的負載均衡速度，在并發處理上也是優于Nginx的。

4、HAProxy支持TCP協議的負載均衡轉發，可以對MySQL讀進行負載均衡，對后端的MySQL節點進行檢測和負載均衡，大家可以用LVS+Keepalived對MySQL主從做負載均衡。

5、HAProxy負載均衡策略非常多，HAProxy的負載均衡算法現在具體有如下8種

①　roundrobin

表示簡單的輪詢，每個服務器根據權重輪流使用，在服務器的處理時間平均分配的情況下這是最流暢和公平的算法。該算法是動態的，對于實例啟動慢的服務器權重會在運行中調整。最大支持4095個后端主機；

②　leastconn

連接數最少的服務器優先接收連接。leastconn建議用于長會話服務，例如LDAP、SQL、TSE等，而不適合短會話協議。如HTTP.該算法是動態的，對于實例啟動慢的服務器權重會在運行中調整。

③　static-rr

每個服務器根據權重輪流使用，類似roundrobin，但它是靜態的，意味著運行時修改權限是無效的。另外，它對服務器的數量沒有限制。該算法一般不用；

④　source

對請求源IP地址進行哈希，用可用服務器的權重總數除以哈希值，根據結果進行分配。只要服務器正常，同一個客戶端IP地址總是訪問同一個服務器。如果哈希的結果隨可用服務器數量而變化，那么客戶端會定向到不同的服務器；該算法一般用于不能插入cookie的Tcp模式。它還可以用于廣域網上為拒絕使用會話cookie的客戶端提供最有效的粘連；該算法默認是靜態的，所以運行時修改服務器的權重是無效的，但是算法會根據“hash-type”的變化做調整。

⑤　uri

表示根據請求的URI左端（問號之前）進行哈希，用可用服務器的權重總數除以哈希值，根據結果進行分配。只要服務器正常，同一個URI地址總是訪問同一個服務器。一般用于代理緩存和反病毒代理，以最大限度的提高緩存的命中率。該算法只能用于HTTP后端；該算法一般用于后端是緩存服務器；該算法默認是靜態的，所以運行時修改服務器的權重是無效的，但是算法會根據“hash-type”的變化做調整。

⑥　url_param

在HTTP GET請求的查詢串中查找<param>中指定的URL參數，基本上可以鎖定使用特制的URL到特定的負載均衡器節點的要求；該算法一般用于將同一個用戶的信息發送到同一個后端服務器；該算法默認是靜態的，所以運行時修改服務器的權重是無效的，但是算法會根據“hash-type”的變化做調整。

⑦　hdr(name)

在每個HTTP請求中查找HTTP頭<name>，HTTP頭<name>將被看作在每個HTTP請求，并針對特定的節點；如果缺少頭或者頭沒有任何值，則用roundrobin代替；該算法默認是靜態的，所以運行時修改服務器的權重是無效的，但是算法會根據“hash-type”的變化做調整。

⑧　rdp-cookie（name）

為每個進來的TCP請求查詢并哈希RDP cookie<name>；該機制用于退化的持久模式，可以使同一個用戶或者同一個會話ID總是發送給同一臺服務器。如果沒有cookie，則使用roundrobin算法代替；該算法默認是靜態的，所以運行時修改服務器的權重是無效的，但是算法會根據“hash-type”的變化做調整。

haproxy的工作模型圖：

HAPorxy缺點：

1. 不支持POP/SMTP協議

2. 不支持SPDY協議

3. 不支持HTTP cache功能?，F在不少開源的lb項目，都或多或少具備HTTP cache功能。

4. 重載配置的功能需要重啟進程，雖然也是soft restart，但沒有Nginx的reaload更為平滑和友好。

5. 多進程模式支持不夠好。

?參考鏈接：

http://www.linuxidc.com/index.htm

https://linux.cn/