跟我一起学Load Balance（1）

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本系列文章均来源于书籍《Load Balancing Servers, Firewalls, and Caches》，均为书中的知识点，稍稍加上作者从事这行业的一些经验——应该是不涉及公司机密呵。。。

我们公司的核心产品就是负载均衡产品，所以有时候想写些这方面的文章，也不敢下笔呵——怕泄露公司机密呵。不过最近看到一本书《Load Balancing Servers, Firewalls, and Caches》。目前已经翻看了四章，觉得讲得不错。虽然并不涉及内部的具体实现，但是可以帮助读者从无到有的理解负载均衡设备。对我来说，也可以帮助我重新整理一下系统知识。既然这方面的东西已经有书籍讲解了，那么就谈不上什么涉密不涉密了。

第一个问题：什么是负载均衡设备？

简单的看，负载设备作为服务器的前端设备，负责将流量根据各种策略分发到后端各个真正的服务器上，从而使后端的服务器群得到合理有效的应用。从这个定义上看，感觉这个设备功能很简单。按照通用的设计方法，一般都是在第一个包的时候，根据策略选择后端的服务器，建立session，也就是slow path。后面的包通过session表，得到session后，直接利用上次的结果，将包发给相同的服务器，也就是fast path。但是负载均衡设备，还有另外一个名字，叫做4-7层交换机。我们知道，2层交换机是根据MAC table来交换数据，三层交换机是根据IP 信息来交换数据，也就是路由。4层呢，即根据port来交换数据，也是负载均衡设备实现的基础——这个后面的文章具体讲解。7层，则是要根据7层的具体应用层协议的payload来交换数据。（为啥没有5和6层？呵呵，TCP/IP只有5层，下面四层与OSI的分层一样，第5层却又直接使用OSI的层次，即第7层应用层。至于为啥这样？我也不知道呵）。负载均衡设备，作为4-7层交换机，自然需要兼容2层和3层的交换协议，也就是说可以把负载均衡设备当作一个路由器或者交换机使用。负载均衡设备的应用场景，也是要求其必须支持2-3层的交换协议。不过肯定当不了核心网的路由器呵。这样的话，单单的数据交换功能就已经不简单了吧。而为了支持7层交换，其必须支持各种7层协议，且要有辅助的一些功能，如health check，简单的DDOS保护等。

第二个问题：为什么需要负载均衡设备？

负载均衡设备的主要用户就是大型网站，ISP，或者大型企业的内部网络。对于这些用户来说，他们的网络时刻承受着巨大的网络流量，所以需要部署很多服务器。在部署这些服务器的时候，他们需要保证网络的可扩展性，服务器的易管理性和可靠性。在没有前端的负载均衡设备的时候，很难达到这三个目标。而使用了负载均衡设备，实现这三个目标，简直是轻而易举。下面看看负载均衡设备怎么实现的这三个需求。

下图为负载均衡设备的一个常见的部署：

负载均衡设备作为服务器前端设备，拥有公网IP连到互联网上，一般一种服务拥有一个VIP。client发送请求到负载均衡设备，然后负载均衡设备根据策略将请求转发到后端的服务器上。服务器将请求回复到负载均衡设备，再将其转发给client。这种服务器部署，对于client来说，完全是透明的。它不知道有多少个后端服务器，提供服务的又是哪台服务器。对客户端来说，看到的只是负载均衡设备，提供服务的也是负载均衡设备。

可扩展性的支持：客户可以添加更多的后端服务器，只需要将其加入到负载均衡设备的该服务组中即可。

易管理性：添加/删除服务器，只需要更改负载均衡设备的配置，不会对用户造成任何的影响。

可靠性：当提供服务的某台服务器发生故障时，不需要进行任何配置改动，负载均衡设备可以主动探测到故障服务器。可将后来的请求转发到其它服务器，不影响用户的正常使用。