lvs、haproxy、nginx 負(fù)載均衡的比較分析.docx

1.1.1 lvs、haproxy、nginx 負(fù)載均衡的比較分析對軟件實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的幾個軟件，小D詳細(xì)看了一下，從性能和穩(wěn)定上還是LVS最牛，基本達(dá)到了F5硬件設(shè)備的60%性能，其他幾個10%都有點(diǎn)困難。不過就因?yàn)長VS忒牛了，配置也最麻煩了，而且健康檢測需要另外配置Ldirector，其他HAPROXY和NGINX自己就用，而且配置超級簡單。所以小D建議，如果網(wǎng)站訪問量不是門戶級別的用HAPROXY或者NGINX就OK了，到了門戶級別在用LVS+Idirector吧 哈哈lvs和nginx都可以用作多機(jī)負(fù)載的方案，它們各有優(yōu)缺，在生產(chǎn)環(huán)境中需要好好分析實(shí)際情況并加以利用。首先提醒，做技術(shù)切不可人云亦云，我云即你云；同時也不可太趨向保守，過于相信舊有方式而等別人來幫你做墊被測試。把所有即時聽說到的好東西加以鉆研，從而提高自己對技術(shù)的認(rèn)知和水平，乃是一個好習(xí)慣。下面來分析一下兩者：一、lvs的優(yōu)勢：1、抗負(fù)載能力強(qiáng)，因?yàn)閘vs工作方式的邏輯是非常之簡單，而且工作在網(wǎng)絡(luò)4層僅做請求分發(fā)之用，沒有流量，所以在效率上基本不需要太過考慮。在我手里的 lvs，僅僅出過一次問題：在并發(fā)最高的一小段時間內(nèi)均衡器出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，據(jù)分析為網(wǎng)絡(luò)問題，即網(wǎng)卡或linux2.4內(nèi)核的承載能力已到上限，內(nèi)存和cpu方面基本無消耗。2、配置性低，這通常是一大劣勢，但同時也是一大優(yōu)勢，因?yàn)闆]有太多可配置的選項(xiàng)，所以除了增減服務(wù)器，并不需要經(jīng)常去觸碰它，大大減少了人為出錯的幾率。3、工作穩(wěn)定，因?yàn)槠浔旧砜关?fù)載能力很強(qiáng)，所以穩(wěn)定性高也是順理成章，另外各種lvs都有完整的雙機(jī)熱備方案，所以一點(diǎn)不用擔(dān)心均衡器本身會出什么問題，節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的話，lvs會自動判別，所以系統(tǒng)整體是非常穩(wěn)定的。4、無流量，上面已經(jīng)有所提及了。lvs僅僅分發(fā)請求，而流量并不從它本身出去，所以可以利用它這點(diǎn)來做一些線路分流之用。沒有流量同時也保住了均衡器的IO性能不會受到大流量的影響。5、基本上能支持所有應(yīng)用，因?yàn)閘vs工作在4層，所以它可以對幾乎所有應(yīng)用做負(fù)載均衡，包括http、數(shù)據(jù)庫、聊天室等等。另：lvs也不是完全能判別節(jié)點(diǎn)故障的，譬如在wlc分配方式下，集群里有一個節(jié)點(diǎn)沒有配置VIP，會使整個集群不能使用，這時使用wrr分配方式則會丟掉一臺機(jī)。目前這個問題還在進(jìn)一步測試中。所以，用lvs也得多多當(dāng)心為妙。二、nginx和lvs作對比的結(jié)果1、nginx工作在網(wǎng)絡(luò)的7層，所以它可以針對http應(yīng)用本身來做分流策略，比如針對域名、目錄結(jié)構(gòu)等，相比之下lvs并不具備這樣的功能，所以 nginx單憑這點(diǎn)可利用的場合就遠(yuǎn)多于lvs了；但nginx有用的這些功能使其可調(diào)整度要高于lvs，所以經(jīng)常要去觸碰觸碰，由lvs的第2條優(yōu)點(diǎn) 看，觸碰多了，人為出問題的幾率也就會大。2、nginx對網(wǎng)絡(luò)的依賴較小，理論上只要ping得通，網(wǎng)頁訪問正常，nginx就能連得通，nginx同時還能區(qū)分內(nèi)外網(wǎng)，如果是同時擁有內(nèi)外網(wǎng)的 節(jié)點(diǎn)，就相當(dāng)于單機(jī)擁有了備份線路；lvs就比較依賴于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，目前來看服務(wù)器在同一網(wǎng)段內(nèi)并且lvs使用direct方式分流，效果較能得到保證。另 外注意，lvs需要向托管商至少申請多一個ip來做Visual IP，貌似是不能用本身的IP來做VIP的。要做好LVS管理員，確實(shí)得跟進(jìn)學(xué)習(xí)很多有關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信方面的知識，就不再是一個HTTP那么簡單了。3、nginx安裝和配置比較簡單，測試起來也很方便，因?yàn)樗灸馨彦e誤用日志打印出來。lvs的安裝和配置、測試就要花比較長的時間了，因?yàn)橥纤觯琹vs對網(wǎng)絡(luò)依賴比較大，很多時候不能配置成功都是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問題而不是配置問題，出了問題要解決也相應(yīng)的會麻煩得多。4、nginx也同樣能承受很高負(fù)載且穩(wěn)定，但負(fù)載度和穩(wěn)定度差lvs還有幾個等級：nginx處理所有流量所以受限于機(jī)器IO和配置；本身的bug也還是難以避免的；nginx沒有現(xiàn)成的雙機(jī)熱備方案，所以跑在單機(jī)上還是風(fēng)險較大，單機(jī)上的事情全都很難說。5、nginx可以檢測到服務(wù)器內(nèi)部的故障，比如根據(jù)服務(wù)器處理網(wǎng)頁返回的狀態(tài)碼、超時等等，并且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節(jié)點(diǎn)。目前l(fā)vs中 ldirectd也能支持針對服務(wù)器內(nèi)部的情況來監(jiān)控，但lvs的原理使其不能重發(fā)請求。重發(fā)請求這點(diǎn)，譬如用戶正在上傳一個文件，而處理該上傳的節(jié)點(diǎn)剛 好在上傳過程中出現(xiàn)故障，nginx會把上傳切到另一臺服務(wù)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 會因此而惱火。6、nginx對請求的異步處理可以幫助節(jié)點(diǎn)服務(wù)器減輕負(fù)載，假如使用apache直接對外服務(wù)，那么出現(xiàn)很多的窄帶鏈接時apache服務(wù)器將會占用大 量內(nèi)存而不能釋放，使用多一個nginx做apache代理的話，這些窄帶鏈接會被nginx擋住，apache上就不會堆積過多的請求，這樣就減少了相 當(dāng)多的內(nèi)存占用。這點(diǎn)使用squid也有相同的作用，即使squid本身配置為不緩存，對apache還是有很大幫助的。lvs沒有這些功能，也就無法能 比較。7、nginx能支持http和email（email的功能估計比較少人用），lvs所支持的應(yīng)用在這點(diǎn)上會比nginx更多。在使用上，一般最前端所采取的策略應(yīng)是lvs，也就是DNS的指向應(yīng)為lvs均衡器，lvs的優(yōu)點(diǎn)令它非常適合做這個任務(wù)。重要的ip地址，最好交由lvs托管，比如數(shù)據(jù)庫的ip、webservice服務(wù)器的ip等等，這些ip地址隨著時間推移，使用面會越來越大，如果更換ip則故障會接踵而至。所以將這些重要ip交給lvs托管是最為穩(wěn)妥的，這樣做的唯一缺點(diǎn)是需要的VIP數(shù)量會比較多。nginx可作為lvs節(jié)點(diǎn)機(jī)器使用，一是可以利用nginx的功能，二是可以利用nginx的性能。當(dāng)然這一層面也可以直接使用squid，squid的功能方面就比nginx弱不少了，性能上也有所遜色于nginx。nginx也可作為中層代理使用，這一層面nginx基本上無對手，唯一可以撼動nginx的就只有l(wèi)ighttpd了，不過lighttpd目前還沒有 能做到nginx完全的功能，配置也不那么清晰易讀。另外，中層代理的IP也是重要的，所以中層代理也擁有一個VIP和lvs是最完美的方案了。nginx也可作為網(wǎng)頁靜態(tài)服務(wù)器，不過超出了本文討論的范疇，簡單提一下。具體的應(yīng)用還得具體分析，如果是比較小的網(wǎng)站（日PV1000萬），用nginx就完全可以了，如果機(jī)器也不少，可以用DNS輪詢，lvs所耗費(fèi)的機(jī)器還是比較多的；大型網(wǎng)站或者重要的服務(wù)，機(jī)器不發(fā)愁的時候，要多多考慮利用lvs。*Nginx的優(yōu)點(diǎn):性能好，可以負(fù)載超過1萬的并發(fā)。功能多，除了負(fù)載均衡，還能作Web服務(wù)器，而且可以通過Geo模塊來實(shí)現(xiàn)流量分配。社區(qū)活躍，第三方補(bǔ)丁和模塊很多支持gzipproxy缺點(diǎn):不支持session保持。對后端realserver的健康檢查功能效果不好。而且只支持通過端口來檢測，不支持通過url來檢測。nginx對big request header的支持不是很好，如果client_header_buffer_size設(shè)置的比較小，就會返回400bad request頁面。Haproxy的優(yōu)點(diǎn):它的優(yōu)點(diǎn)正好可以補(bǔ)充nginx的缺點(diǎn)。支持session保持，同時支持通過獲取指定的url來檢測后端服務(wù)器的狀態(tài)。支持tcp模式的負(fù)載均衡。比如可以給mysql的從服務(wù)器集群和郵件服務(wù)器做負(fù)載均衡。缺點(diǎn)：不支持虛擬主機(jī)(這個很傻啊)目前沒有nagios和cacti的性能監(jiān)控模板LVS的優(yōu)點(diǎn):性能好，接近硬件設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)吞吐和連接負(fù)載能力。LVS的DR模式，支持通過廣域網(wǎng)進(jìn)行負(fù)載均衡。這個其他任何負(fù)載均衡軟件目前都不具備。缺點(diǎn)：比較重型。另外社區(qū)不如nginx活躍。*現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中常見的的負(fù)載均衡主要分為兩種：一種是通過硬件來進(jìn)行進(jìn)行，常見的硬件有比較昂貴的NetScaler、F5、Radware和Array等商用的負(fù)載均衡器，也有類似于LVS、Nginx、HAproxy的基于Linux的開源的負(fù)載均衡策略,商用負(fù)載均衡里面NetScaler從效果上比F5的效率上更高。對于負(fù)載均衡器來說，不過商用負(fù)載均衡由于可以建立在四七層協(xié)議之上，因此適用 面更廣所以有其不可替代性，他的優(yōu)點(diǎn)就是有專業(yè)的維護(hù)團(tuán)隊來對這些服務(wù)進(jìn)行維護(hù)、缺點(diǎn)就是花銷太大，所以對于規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來說暫時還沒有需要使用。另一種負(fù)載均衡的方式是通過軟件：比較常見的有LVS、Nginx、HAproxy等，其中LVS是建立在四層協(xié)議上面的，而另外Nginx和HAproxy是建立在七層協(xié)議之上的，下面分別介紹關(guān)于LVS：使用集群技術(shù)和Linux操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個高性能、高可用的服務(wù)器，它具有很好的可伸縮性（Scalability）、可靠性（Reliability）和可管理性（Manageability）。LVS的特點(diǎn)是：1、抗負(fù)載能力強(qiáng)、是工作在網(wǎng)絡(luò)4層之上僅作分發(fā)之用，沒有流量的產(chǎn)生；2、配置性比較低，這是一個缺點(diǎn)也是一個優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)闆]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(wěn)定，自身有完整的雙機(jī)熱備方案；4、無流量，保證了均衡器IO的性能不會收到大流量的影響；5、應(yīng)用范圍比較廣，可以對所有應(yīng)用做負(fù)載均衡；6、LVS需要向IDC多申請一個IP來做Visual IP，因此需要一定的網(wǎng)絡(luò)知識，所以對操作人的要求比較高。Nginx的特點(diǎn)是：1、工作在網(wǎng)絡(luò)的7層之上，可以針對http應(yīng)用做一些分流的策略，比如針對域名、目錄結(jié)構(gòu)；2、Nginx對網(wǎng)絡(luò)的依賴比較小；3、Nginx安裝和配置比較簡單，測試起來比較方便；4、也可以承擔(dān)高的負(fù)載壓力且穩(wěn)定，一般能支撐超過1萬次的并發(fā)；5、Nginx可以通過端口檢測到服務(wù)器內(nèi)部的故障，比如根據(jù)服務(wù)器處理網(wǎng)頁返回的狀態(tài)碼、超時等等，并且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節(jié)點(diǎn)，不過其中缺點(diǎn)就是不支持url來檢測；6、Nginx對請求的異步處理可以幫助節(jié)點(diǎn)服務(wù)器減輕負(fù)載；7、Nginx能支持http和Email，這樣就在適用范圍上面小很多；8、不支持Session的保持、對Big request header的支持不是很好，另外默認(rèn)的只有Round-robin和IP-hash兩種負(fù)載均衡算法。HAProxy的特點(diǎn)是：1、HAProxy是工作在網(wǎng)絡(luò)7層之上。2、能夠補(bǔ)充Nginx的一些缺點(diǎn)比如Session的保持，Cookie的引導(dǎo)等工作3、支持url檢測后端的服務(wù)器出問題的檢測會有很好的幫助。4、更多的負(fù)載均衡策略比如：動態(tài)加權(quán)輪循(Dynamic Round Robin)，加權(quán)源地址哈希(Weighted Source Hash)，加權(quán)URL哈希和加權(quán)參數(shù)哈希(Weighted Parameter Hash)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5、單純從效率上來講HAProxy更會比Nginx有更出色的負(fù)載均衡速度。6、HAProxy可以對Mysql進(jìn)行負(fù)載均衡，對后端的DB節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測和負(fù)載均衡。*現(xiàn)在網(wǎng)站發(fā)展的趨勢對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的使用是隨著網(wǎng)站規(guī)模的提升根據(jù)不同的階段來使用不同的技術(shù)：第一階段：利用Nginx或者HAProxy進(jìn)行單點(diǎn)的負(fù)載均衡，這一階段服務(wù)器規(guī)模剛脫離開單服務(wù)器、單數(shù)據(jù)庫的模式，需要一定的負(fù)載均衡，但是 仍然規(guī)模較小沒有專業(yè)的維護(hù)團(tuán)隊來進(jìn)行維護(hù)，也沒有需要進(jìn)行大規(guī)模的網(wǎng)站部署。這樣利用Nginx或者HAproxy就是第一選擇，此時這些東西上手快， 配置容易，在七層之上利用HTTP協(xié)議就可以。這時是第一選擇第二階段：隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)一步擴(kuò)大，這時單點(diǎn)的Nginx已經(jīng)不能滿足，這時使用LVS或者商用F5就是首要選擇，Nginx此