什么是负载均衡？

负载均衡是指将传入的网络流量高效分发到一组后端服务器，也称为“服务器群”或“服务器池”。

现代高流量网站必须满足来自用户或客户端的数十万甚至数百万的并发请求，并快速、可靠地返回正确的文本、图像、视频或应用数据。为了经济高效地进行扩展以满足这些海量数据需求，现代计算最佳实践通常要求添加更多的服务器。

负载均衡器可以充当“流量指挥官”，它位于服务器的前面，负责将客户端请求路由到所有能够满足这些请求的服务器，同时最大限度地提高速度和容量利用率，并确保无任何服务器过载，以免出现性能下降。如果某台服务器发生故障，则负载均衡器会将流量重定向到其余的在线服务器。在将新服务器添加到服务器组后，负载均衡器会自动向该服务器发送请求。

通过这种方式，负载均衡器可执行以下功能：

• 在多台服务器之间高效分配客户端请求或网络负载
• 仅向在线服务器发送请求，确保高可用性和可靠性
• 提供按需增减服务器的灵活性

负载均衡算法

不同的负载均衡算法可提供不同的优势；负载均衡方法的选择取决于您的需求：

• 轮询调度 —— 将请求按顺序分发到服务器组。
• 最少连接 —— 将新请求发送到当前客户端连接数最少的服务器。根据每台服务器的相对计算能力，确定哪台服务器的客户端连接数最少。
• 最短时间 —— 将请求发送到通过公式选择的（结合最快响应时间和最少活动连接数）服务器。此为 NGINX Plus 独有功能。
• 哈希 —— 根据您定义的密钥分发请求，例如客户端 IP 地址或请求 URL。NGINX Plus 可以选择应用一致的哈希，以在上游服务器组发生变化时最大限度减少负载的重新分配。
• IP 哈希 —— 使用客户端的 IP 地址确定哪台服务器接收请求。
• 两次随机选择 —— 随机选择两台服务器，然后将请求发送到通过应用最少连接算法（或者如果配置了 NGINX Plus，可采用最短时间算法）所选择的服务器。

负载均衡的优势

• 减少停机
• 可扩展性
• 冗余
• 灵活性
• 高效

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会话保持

有关用户会话的信息通常存储在本地浏览器中。例如，在购物车应用中，用户购物车中的商品在用户准备购买之前可能会存储在浏览器级别。在购物会话期间更改接收客户端请求的服务器可能会引发性能问题或直接导致交易失败。在这种情况下，会话期间来自客户端的所有请求都必须发送到同一服务器。这就是所谓的“会话保持”。

好的负载均衡器能够按需处理会话保持。会话保持的另一个用例是，上游服务器将用户请求的信息存储在其缓存中以提高性能。切换服务器会导致信息再次获取，进而造成性能下降。

服务器组的动态配置

许多快速变化的应用需要不断添加或关闭新服务器。这在亚马逊云科技 (AWS) Elastic Compute Cloud (EC2) 等环境中十分常见，它们允许用户仅为实际使用的算力付费，同时还能够确保容量在响应流量峰值时快速扩展。在此类环境中，如果负载均衡器可以在不中断现有连接的情况下动态地从服务器组中添加或删除服务器，则大有裨益。

硬件与软件负载均衡

负载均衡器通常有两种形式：基于硬件和基于软件。基于硬件的解决方案的厂商将专有软件加载到其提供的机器（通常搭载专用处理器）上。为了处理日益增加的网站流量，您必须从厂商处购买更多或更大的机器。而软件解决方案通常在商用硬件上运行，因此更为经济、更加灵活。您可将软件安装到所选硬件上，或者安装在 AWS EC2 等云环境中。

七层开放式系统互联 (OSI)

负载均衡可在网络开放式系统互联 (OSI) 参考模型中的各层执行。

七层负载均衡比基于数据包的四层负载均衡占用更多的 CPU，但却很少导致现代服务器性能下降。七层负载均衡支持负载均衡器做出更明智的负载均衡决策，并可对内容进行优化和更改。

有关负载均衡的更多信息，请参阅：NGINX Plus Admin Guide。

NGINX Plus 如何助一臂之力？

作为出色的负载均衡解决方案，NGINX Plus 和 NGINX在 Dropbox、Netflix 和 Zynga 等高流量网站中有着广泛的应用。全球超过 3.5 亿个网站都使用 NGINX Plus 和 NGINX 开源版快速、可靠、安全地交付内容。

作为基于软件的负载均衡器，NGINX Plus 的成本比具有类似功能的基于硬件的解决方案低得多。NGINX Plus 的全面负载均衡功能可帮助您建立高度优化的应用交付网络。

通过将 NGINX Plus 作为负载均衡器部署在应用和 Web 服务器群的前面，您可以提高 Web 应用的效率、可靠性和性能。NGINX Plus 可帮助您最大限度地提高客户满意度和 IT 投资回报。

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资源

• TechTarget 上定义的负载均衡
• AWS 文档：什么是弹性负载均衡？