haproxy、lvs、nginx 負載均衡的比較和分析

阿新 • • 發佈：2019-01-13

不過就因為LVS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都可以用作多機負載的方案，它們各有優缺，在生產環境中需要好好分析實際情況並加以利用。

首先提醒，做技術切不可人云亦云，我雲即你雲；同時也不可太趨向保守，過於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鑽研，從而提高自己對技術的認知和水平，乃是一個好習慣。

下面來分析一下兩者：

一、lvs的優勢：

1、抗負載能力強，因為lvs工作方式的邏輯是非常之簡單，而且工作在網路4層僅做請求分發之用，沒有流量，所以在效率上基本不需要太過考慮。在我手裡的 lvs，僅僅出過一次問題：在併發最高的一小段時間內均衡器出現丟包現象，據分析為網路問題，即網絡卡或linux2.4核心的承載能力已到上限，記憶體和 cpu方面基本無消耗。

2、配置性低，這通常是一大劣勢，但同時也是一大優勢，因為沒有太多可配置的選項，所以除了增減伺服器，並不需要經常去觸碰它，大大減少了人為出錯的機率。

3、工作穩定，因為其本身抗負載能力很強，所以穩定性高也是順理成章，另外各種lvs都有完整的雙機熱備方案，所以一點不用擔心均衡器本身會出什麼問題，節點出現故障的話，lvs會自動判別，所以系統整體是非常穩定的。

4、無流量，上面已經有所提及了。lvs僅僅分發請求，而流量並不從它本身出去，所以可以利用它這點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效能不會受到大流量的影響。

5、基本上能支援所有應用，因為lvs工作在4層，所以它可以對幾乎所有應用做負載均衡，包括http、資料庫、聊天室等等。

另：lvs也不是完全能判別節點故障的，譬如在wlc分配方式下，叢集裡有一個節點沒有配置VIP，會使整個叢集不能使用，這時使用wrr分配方式則會丟掉一臺機。目前這個問題還在進一步測試中。所以，用lvs也得多多當心為妙。

二、nginx和lvs作對比的結果

1、nginx工作在網路的7層，所以它可以針對http應用本身來做分流策略，比如針對域名、目錄結構等，相比之下lvs並不具備這樣的功能，所以 nginx單憑這點可利用的場合就遠多於lvs了；但nginx有用的這些功能使其可調整度要高於lvs，所以經常要去觸碰觸碰，由lvs的第2條優點看，觸碰多了，人為出問題的機率也就會大。

2、nginx對網路的依賴較小，理論上只要ping得通，網頁訪問正常，nginx就能連得通，nginx同時還能區分內外網，如果是同時擁有內外網的節點，就相當於單機擁有了備份線路；lvs就比較依賴於網路環境，目前來看伺服器在同一網段內並且lvs使用direct方式分流，效果較能得到保證。另外注意，lvs需要向託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，確實得跟進學習很多有關網路通訊方面的知識，就不再是一個HTTP那麼簡單了。

3、nginx安裝和配置比較簡單，測試起來也很方便，因為它基本能把錯誤用日誌打印出來。lvs的安裝和配置、測試就要花比較長的時間了，因為同上所述，lvs對網路依賴比較大，很多時候不能配置成功都是因為網路問題而不是配置問題，出了問題要解決也相應的會麻煩得多。

4、nginx也同樣能承受很高負載且穩定，但負載度和穩定度差lvs還有幾個等級：nginx處理所有流量所以受限於機器IO和配置；本身的bug也還是難以避免的；nginx沒有現成的雙機熱備方案，所以跑在單機上還是風險較大，單機上的事情全都很難說。

5、nginx可以檢測到伺服器內部的故障，比如根據伺服器處理網頁返回的狀態碼、超時等等，並且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節點。目前lvs中 ldirectd也能支援針對伺服器內部的情況來監控，但lvs的原理使其不能重發請求。重發請求這點，譬如使用者正在上傳一個檔案，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伺服器重新處理，而lvs就直接斷掉了，如果是上傳一個很大的檔案或者很重要的檔案的話，使用者可能會因此而惱火。

6、nginx對請求的非同步處理可以幫助節點伺服器減輕負載，假如使用apache直接對外服務，那麼出現很多的窄帶連結時apache伺服器將會佔用大量記憶體而不能釋放，使用多一個nginx做apache代理的話，這些窄帶連結會被nginx擋住，apache上就不會堆積過多的請求，這樣就減少了相當多的記憶體佔用。這點使用squid也有相同的作用，即使squid本身配置為不快取，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能支援http和email（email的功能估計比較少人用），lvs所支援的應用在這點上會比nginx更多。

在使用上，一般最前端所採取的策略應是lvs，也就是DNS的指向應為lvs均衡器，lvs的優點令它非常適合做這個任務。

重要的ip地址，最好交由lvs託管，比如資料庫的ip、webservice伺服器的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託管是最為穩妥的，這樣做的唯一缺點是需要的VIP數量會比較多。

nginx可作為lvs節點機器使用，一是可以利用nginx的功能，二是可以利用nginx的效能。當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，效能上也有所遜色於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lighttpd了，不過lighttpd目前還沒有能做到nginx完全的功能，配置也不那麼清晰易讀。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也可作為網頁靜態伺服器，不過超出了本文討論的範疇，簡單提一下。

具體的應用還得具體分析，如果是比較小的網站（日PV<1000萬），用nginx就完全可以了，如果機器也不少，可以用DNS輪詢，lvs所耗費的機器還是比較多的；大型網站或者重要的服務，機器不發愁的時候，要多多考慮利用lvs。
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Nginx的優點:
效能好，可以負載超過1萬的併發。
功能多，除了負載均衡，還能作Web伺服器，而且可以通過Geo模組來實現流量分配。
社群活躍，第三方補丁和模組很多
支援gzip proxy
缺點:
不支援session保持。
對後端realserver的健康檢查功能效果不好。而且只支援通過埠來檢測，不支援通過url來檢測。
nginx對big request header的支援不是很好，如果client_header_buffer_size設定的比較小，就會返回400bad request頁面。
Haproxy的優點:
它的優點正好可以補充nginx的缺點。支援session保持，同時支援通過獲取指定的url來檢測後端伺服器的狀態。
支援tcp模式的負載均衡。比如可以給mysql的從伺服器叢集和郵件伺服器做負載均衡。
缺點：
不支援虛擬主機(這個很傻啊)
目前沒有nagios和cacti的效能監控模板
LVS的優點:
效能好，接近硬體裝置的網路吞吐和連線負載能力。
LVS的DR模式，支援通過廣域網進行負載均衡。這個其他任何負載均衡軟體目前都不具備。
缺點：
比較重型。另外社群不如nginx活躍。
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現在網路中常見的的負載均衡主要分為兩種：一種是通過硬體來進行進行，常見的硬體有比較昂貴的NetScaler、F5、Radware和Array等商用的負載均衡器，也有類似於LVS、Nginx、HAproxy的基於Linux的開源的負載均衡策略,
商用負載均衡裡面NetScaler從效果上比F5的效率上更高。對於負載均衡器來說，不過商用負載均衡由於可以建立在四~七層協議之上，因此適用面更廣所以有其不可替代性，他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，所以對於規模較小的網路服務來說暫時還沒有需要使用。
另一種負載均衡的方式是通過軟體：比較常見的有LVS、Nginx、HAproxy等，其中LVS是建立在四層協議上面的，而另外Nginx和HAproxy是建立在七層協議之上的，下面分別介紹關於
LVS：使用叢集技術和Linux作業系統實現一個高效能、高可用的伺服器，它具有很好的可伸縮性（Scalability）、可靠性（Reliability）和可管理性（Manageability）。
LVS的特點是：
1、抗負載能力強、是工作在網路4層之上僅作分發之用，沒有流量的產生；
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，所以並不需要太多接觸，大大減少了人為出錯的機率；
3、工作穩定，自身有完整的雙機熱備方案；
4、無流量，保證了均衡器IO的效能不會收到大流量的影響；
5、應用範圍比較廣，可以對所有應用做負載均衡；
6、LVS需要向IDC多申請一個IP來做Visual IP，因此需要一定的網路知識，所以對操作人的要求比較高。
Nginx的特點是：
1、工作在網路的7層之上，可以針對http應用做一些分流的策略，比如針對域名、目錄結構；
2、Nginx對網路的依賴比較小；
3、Nginx安裝和配置比較簡單，測試起來比較方便；
4、也可以承擔高的負載壓力且穩定，一般能支撐超過1萬次的併發；
5、Nginx可以通過埠檢測到伺服器內部的故障，比如根據伺服器處理網頁返回的狀態碼、超時等等，並且會把返回錯誤的請求重新提交到另一個節點，不過其中缺點就是不支援url來檢測；
6、Nginx對請求的非同步處理可以幫助節點伺服器減輕負載；
7、Nginx能支援http和Email，這樣就在適用範圍上面小很多；
8、不支援Session的保持、對Big request header的支援不是很好，另外預設的只有Round-robin和IP-hash兩種負載均衡演算法。
HAProxy的特點是：
1、HAProxy是工作在網路7層之上。
2、能夠補充Nginx的一些缺點比如Session的保持，Cookie的引導等工作
3、支援url檢測後端的伺服器出問題的檢測會有很好的幫助。
4、更多的負載均衡策略比如：動態加權輪循(Dynamic Round Robin)，加權源地址雜湊(Weighted Source Hash)，加權URL雜湊和加權引數雜湊(Weighted Parameter Hash)已經實現
5、單純從效率上來講HAProxy更會比Nginx有更出色的負載均衡速度。
6、HAProxy可以對Mysql進行負載均衡，對後端的DB節點進行檢測和負載均衡。
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現在網站發展的趨勢對網路負載均衡的使用是隨著網站規模的提升根據不同的階段來使用不同的技術：
第一階段：利用Nginx或者HAProxy進行單點的負載均衡，這一階段伺服器規模剛脫離開單伺服器、單資料庫的模式，需要一定的負載均衡，但是仍然規模較小沒有專業的維護團隊來進行維護，也沒有需要進行大規模的網站部署。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協議就可以。這時是第一選擇
第二階段：隨著網路服務進一步擴大，這時單點的Nginx已經不能滿足，這時使用LVS或者商用F5就是首要選擇，Nginx此時就作為LVS或者 F5的節點來使用，具體LVS或者F5的是選擇是根據公司規模，人才以及資金能力來選擇的，這裡也不做詳談，但是一般來說這階段相關人才跟不上業務的提升，所以購買商業負載均衡已經成為了必經之路。
第三階段：這時網路服務已經成為主流產品，此時隨著公司知名度也進一步擴充套件，相關人才的能力以及數量也隨之提升，這時無論從開發適合自身產品的定製，以及降低成本來講開源的LVS，已經成為首選，這時LVS會成為主流。
最終形成比較理想的狀態為：F5/LVS<—>Haproxy<—>Squid/Varnish<—>AppServer。

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