Web負載均衡技術
Web負載均衡（Load Balancing），簡單地說就是給我們的伺服器叢集分配“工作任務”，而採用恰當的分配方式，對於保護處於後端的Web伺服器來說，非常重要。
負載均衡的策略有很多，我們從簡單的講起哈。
1. HTTP重定向
當用戶發來請求的時候，Web伺服器通過修改HTTP響應頭中的Location標記來返回一個新的url，然後瀏覽器再繼續請求這個新url，實際上就是頁面重定向。通過重定向，來達到“負載均衡”的目標。例如，我們在下載PHP原始碼包的時候，點選下載連結時，為了解決不同國家和地域下載速度的問題，它會返回一個離我們近的下載地址。重定向的HTTP返回碼是302，如下圖：
如果使用PHP程式碼來實現這個功能，方式如下：
這個重定向非常容易實現，並且可以自定義各種策略。但是，它在大規模訪問量下，效能不佳。而且，給使用者的體驗也不好，實際請求發生重定向，增加了網路延時。
2. 反向代理負載均衡
反向代理服務的核心工作主要是轉發HTTP請求，扮演了瀏覽器端和後臺Web伺服器中轉的角色。因為它工作在HTTP層（應用層），也就是網路七層結構中的第七層，因此也被稱為“七層負載均衡”。可以做反向代理的軟體很多，比較常見的一種是Nginx。
Nginx是一種非常靈活的反向代理軟體，可以自由定製化轉發策略，分配伺服器流量的權重等。反向代理中，常見的一個問題，就是Web伺服器儲存的session資料，因為一般負載均衡的策略都是隨機分配請求的。同一個登入使用者的請求，無法保證一定分配到相同的Web機器上，會導致無法找到session的問題。
解決方案主要有兩種：
- 配置反向代理的轉發規則，讓同一個使用者的請求一定落到同一臺機器上（通過分析cookie），複雜的轉發規則將會消耗更多的CPU，也增加了代理伺服器的負擔。
- 將session這類的資訊，專門用某個獨立服務來儲存，例如redis/memchache，這個方案是比較推薦的。
反向代理服務，也是可以開啟快取的，如果開啟了，會增加反向代理的負擔，需要謹慎使用。這種負載均衡策略實現和部署非常簡單，而且效能表現也比較好。但是，它有“單點故障”的問題，如果掛了，會帶來很多的麻煩。而且，到了後期Web伺服器繼續增加，它本身可能成為系統的瓶頸。
3. IP負載均衡
IP負載均衡服務是工作在網路層（修改IP）和傳輸層（修改埠，第四層），比起工作在應用層（第七層）效能要高出非常多。原理是，他是對IP層的資料包的IP地址和埠資訊進行修改，達到負載均衡的目的。這種方式，也被稱為“四層負載均衡”。常見的負載均衡方式，是LVS（Linux Virtual Server，Linux虛擬服務），通過IPVS（IP Virtual Server，IP虛擬服務）來實現。
在負載均衡伺服器收到客戶端的IP包的時候，會修改IP包的目標IP地址或埠，然後原封不動地投遞到內部網路中，資料包會流入到實際Web伺服器。實際伺服器處理完成後，又會將資料包投遞迴給負載均衡伺服器，它再修改目標IP地址為使用者IP地址，最終回到客戶端。
上述的方式叫LVS-NAT，除此之外，還有LVS-RD（直接路由），LVS-TUN（IP隧道），三者之間都屬於LVS的方式，但是有一定的區別，篇幅問題，不贅敘。
IP負載均衡的效能要高出Nginx的反向代理很多，它只處理到傳輸層為止的資料包，並不做進一步的組包，然後直接轉發給實際伺服器。不過，它的配置和搭建比較複雜。
4. DNS負載均衡
DNS（Domain Name System）負責域名解析的服務，域名url實際上是伺服器的別名，實際對映是一個IP地址，解析過程，就是DNS完成域名到IP的對映。而一個域名是可以配置成對應多個IP的。因此，DNS也就可以作為負載均衡服務。
這種負載均衡策略，配置簡單，效能極佳。但是，不能自由定義規則，而且，變更被對映的IP或者機器故障時很麻煩，還存在DNS生效延遲的問題。
5. DNS/GSLB負載均衡
我們常用的CDN（Content Delivery Network，內容分發網路）實現方式，其實就是在同一個域名對映為多IP的基礎上更進一步，通過GSLB（Global Server Load Balance，全域性負載均衡）按照指定規則對映域名的IP。一般情況下都是按照地理位置，將離使用者近的IP返回給使用者，減少網路傳輸中的路由節點之間的跳躍消耗。
圖中的“向上尋找”，實際過程是LDNS（Local DNS）先向根域名服務（Root Name Server）獲取到頂級根的Name Server（例如.com的），然後得到指定域名的授權DNS，然後再獲得實際伺服器IP。
CDN在Web系統中，一般情況下是用來解決大小較大的靜態資源（html/Js/Css/圖片等）的載入問題，讓這些比較依賴網路下載的內容，儘可能離使用者更近，提升使用者體驗。
例如，我訪問了一張imgcache.gtimg.cn上的圖片（騰訊的自建CDN，不使用qq.com域名的原因是防止http請求的時候，帶上了多餘的cookie資訊），我獲得的IP是183.60.217.90。
這種方式，和前面的DNS負載均衡一樣，不僅效能極佳，而且支援配置多種策略。但是，搭建和維護成本非常高。網際網路一線公司，會自建CDN服務，中小型公司一般使用第三方提供的CDN。