负载均衡是一种将工作负载（例如网络流量、数据请求、计算任务等）分配到多个计算资源（例如服务器、虚拟机、容器等）的技术，它的主要目的是优化性能、提高可靠性以及增加可扩展性，在工作环境中，负载均衡器通常位于应用程序前端，接受并分配传入的请求，通过算法确定分配请求的最佳方式，从而防止任何一个资源过载或失效导致应用程序的性能下降或停止响应。
负载均衡的类型
负载均衡可以根据不同的标准进行分类：
1. 根据网络层次分类
二层负载均衡（MAC）：适用于底层网络通信，但配置和管理可能更为复杂。
三层负载均衡（IP）：基于IP地址进行流量转发，适用于不同网络之间的流量分配。
四层负载均衡（TCP）：工作在OSI模型的传输层，主要处理基于TCP/UDP协议的流量转发。
七层负载均衡（HTTP）：工作在OSI模型的应用层，能够基于内容（如URL、Cookie等）进行流量分配。
2. 根据实现方式分类
硬件负载均衡：使用专用设备来实现，具有高性能和吞吐量，但成本较高。
软件负载均衡：运行在通用服务器或虚拟机上，成本较低，适应性强，易于扩展。
3. 根据部署方式分类
本地负载均衡：针对本地范围的服务器群做负载均衡。
全局负载均衡：针对不同地理位置、不同网络结构的服务器群做负载均衡。
负载均衡的部署方式
负载均衡可以通过多种方式部署：
1. 路由模式
服务器的网关必须设置成负载均衡机的LAN口地址，且与WAN口分署不同的逻辑网络，这种方式对网络的改动小，能均衡任何下行流量。
2. 桥接模式
负载均衡的WAN口和LAN口分别连接上行设备和下行服务器，所有的服务器与负载均衡均在同一逻辑网络中，此模式配置简单，不改变现有网络。
3. 服务直接返回模式
负载均衡的LAN口不使用，WAN口与服务器在同一个网络中，对于客户端而言，响应的IP是服务器自身的IP地址，返回的流量不经过负载均衡。
负载均衡算法
负载均衡算法决定了如何将请求分配到后端服务器：
1. 轮询法（Round Robin）
将请求按顺序轮流地分配到后端服务器上。
2. 加权轮询法（Weighted Round Robin）
给每个服务器都设置了权重，配置低、负载高的服务器权重低，配置高、负载低的服务器权重高。
3. 随机法（Random）
通过系统的随机算法，根据后端服务器的列表大小值来随机选择其中一台服务器访问。
4. 最小连接数算法（Least-Connection Scheduling）
把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器。
负载均衡的实际应用
负载均衡广泛应用于各种场景：
1. 视频/游戏大并发流量场景
音视频/游戏等行业经常面临突发访问，海量流量，后端服务压力大。
2. 零售/金融/企业高可靠场景
新零售新金融业务变化快，需要快速交付能力，弹性伸缩能力。
3. 云原生网络应用场景
随着云原生逐步成熟，互联网/金融/企业等诸多行业新建业务时选择云原生部署。
4. 跨地域网络应用场景
互联网/金融/企业等业务逐步遍及全球，需要将不同地域用户智能调度访问到相应的业务系统。
阿里云的负载均衡服务
阿里云提供全托管式在线负载均衡服务，具有即开即用、超大容量、稳定可靠、弹性伸缩、按需付费等特点，适合超大规模互联网应用。
表格对比不同类型的负载均衡
| 对比项 | ALB | NLB | CLB |
| 产品定位 | 强大的七层处理能力与丰富的高级路由功能 面向应用层交付 |
强大的四层处理能力与大规模SSL卸载功能 面向网络层交付 |
具备良好的四层和基础的七层处理能力 支持TCP、UDP、HTTP和HTTPS协议 |
| 产品架构与性能 | 基于NFV虚拟化平台，支持弹性伸缩 单实例最大支持100万QPS |
基于NFV虚拟化平台，不依赖物理机，支持弹性和快速扩容等需求 单实例最大支持1亿并发 |
基于物理机架构 单实例最大支持100万并发、5万QPS |
| 转发能力 | 丰富七层特性，基于内容的路由 HTTP标头改写、重定向、重写、限速等 |
丰富四层高级特性，支持TCPSSL卸载 洪峰限速、优雅中断、Anyport等 |
四、七层基础能力 仅支持基于域名或URL转发 |
| 后端业务类型 | 云服务器ECS 弹性网卡ENI 弹性容器实例ECI IP地址 函数计算FC |
云服务器ECS 弹性网卡ENI 弹性容器实例ECI IP地址 |
云服务器ECS 弹性网卡ENI 弹性容器实例ECI |
| 运维能力 | 自动弹性 处理能力随着业务峰值自动伸缩，无需人工干预 |
自动弹性 处理能力随着业务峰值自动伸缩，无需人工干预 |
按规格售卖模式下需要主动管理规格 需要预估业务峰值 |
| 云原生集成 | 云原生Ingress网关 流量拆分、流量镜像、灰度发布、蓝绿测试 |
支持ACK/ASK集成（1.24版本以后） | 支持较弱，需要与阿里云ACK或ASK等容器服务结合使用 |
| 典型应用场景 | 互联网应用七层高性能自动弹性场景 音视频应用大流量低时延场景 云原生应用金丝雀蓝绿发布场景 |
四层大流量高并发业务场景 物联网、车联网等IoT业务入口 多活容灾、IDC云上出入口场景 |
网站、系统四层流量分发高可靠场景 大并发高性能网络分流场景 同城灾备、跨地域容灾场景 |
FAQs
Q1: 什么是负载均衡？
A1: 负载均衡是一种计算机网络技术，用于在多个计算机（计算机集群）、网络连接、CPU、磁碟驱动器或其他资源中分配负载，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的，就是把多台机器组成一个集群，并通过某种算法将外部发送来的请求均匀分配到集群中的每台机器上。
Q2: 负载均衡有哪些常见的算法？
A2: 常见的负载均衡算法包括轮询法（Round Robin）、加权轮询法（Weighted Round Robin）、随机法（Random）、最小连接数算法（Least-Connection Scheduling）和加权最小连接数算法（Weighted Least-Connection Scheduling），这些算法各有特点，适用于不同的场景和需求。
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