概述
大型网站都要面对庞大的用户量，高并发，海量数据等挑战。
为了提升系统整体的性能，可以采用垂直扩展和水平扩展两种方式。
- 垂直扩展：从单机角度扩展，增加单机硬件（CPU、内存、磁盘）处理能力
- 水平扩展：通过集群来分担流量。集群中的应用服务器通常被设计为无状态，用户可以请求任何一个节点
负载均衡就是将用户的访问请求，通过某种算法，分发到集群中的节点
目标是尽力将网络流量平均分发到多个服务器上
作用
高并发：提高集群的并发处理能力（吞吐量）
伸缩性：添加或减少服务器数量，由负载均衡分发控制，使集群具备伸缩性
高可用：负载均衡器可以监控候选服务器，服务不可用时自动跳过，分发给可用的服务器。
安全防护：有些负载均衡软件或硬件提供了
硬件负载均衡
在定制处理器上运行的独立负载均衡服务器，价格昂贵
功能强大、性能强悍、安全性高
成本昂贵、扩展性差
软件负载均衡
应用广泛，主流产品：Nginx、HAProxy、LVS
- LVS可以作为四层负载均衡器，性能比Nginx好
- HAProxy可以作为HTTP、TCP负载均衡器
- Nginx、HAProxy可以作为四层或七层负载均衡器
扩展性好、成本低廉
性能略差
七层负载均衡
根据访问用户的HTTP请求头、URL信息将请求转发到特定的主机
DNS重定向
复杂业务不适合用
大型网站一般用DNS负载均衡器作为第一级负载均衡手段
工作原理：基于DNS查询缓存，按照负载情况返回不同服务器的IP地址
优点：使用简单、提高性能
缺点：可用性差、扩展性低、维护性差
HTTP重定向
原理：根据HTTP请求计算出一个真实的服务器地址，将该服务器地址写入HTTP重定向响应中，返回给浏览器，由浏览器重新访问
优点：方案简单
缺点：性能较差、降低搜索排名
使用较少
反向代理
以代理服务器接受网络请求，将请求转发给内网中的服务器，并将内网中的服务器上得到的结果返回给请求的客户端
主流产品：Nginx、Apache
正向代理：用户主动发起对代理服务器的请求，代理服务器访问外网，再返回给客户端
反向代理：发生在服务端，用户不知道被代理
原理：代理服务器上设置好负载均衡规则，反向代理服务器拦截到指定的域名或IP，根据负载均衡算法，将请求分发到候选服务器上（分发请求失败3次以上，分发到其他服务器上）
优点：支持多种负载均衡算法、可以监控服务器
缺点：额外转发开销、增加系统复杂度
四层负载均衡
基于IP地址和端口进行请求转发
修改IP地址
负载均衡器修改目标IP地址，起到中介的作用。
修改MAC地址
数据链路层负载均衡
负载均衡算法
随机算法
请求随即分发到候选服务器
调用量越大，负载越均衡
加权随机算法
在随机算法的基础上，按照概率调整权重
轮询
将请求依次分发到候选服务器
适合场景：各服务器处理能力相近，且各事务工作量差异不大
加权轮询
在轮询的基础上，增加权重调节转发服务器的请求数目
性能高、处理速度快的节点应该设置更高的权重
最小活跃数
将请求分发到连接数/请求数最少的候选服务器
特点：动态分配
场景：对系统负载较为敏感或请求连接时长相差较大的场景
加权最小活跃数
在最小活跃数的基础上，根据服务器的性能为每台服务器分配权重，再根据权重计算出每台服务器能处理的连接数。
源地址哈希
根据请求源IP，通过哈希计算得到一个数值，在候选服务器列表上取模运算
保证同一IP的客户端请求转发到同一个服务器上
一致性哈希
相同的请求尽可能落到同一个服务器上