什么是云负载均衡？云负载均衡特点_结构组成_类型

云负载均衡（Cloud Load Balancing）是在云计算环境中的计算资源之间分配工作负载并仔细平衡访问这些资源的网络流量的过程。负载均衡使组织能够通过将传入流量路由到多个服务器、网络或其它资源来满足工作负载需求，同时提高性能并防止服务中断。

云负载均衡可帮助企业以比传统本地负载均衡技术更低的成本实现高性能水平。云负载均衡利用云的可扩展性和敏捷性来满足具有大量客户端连接的分布式工作负载的需求。它还提高了整体可用性、增加了吞吐量并减少了延迟。

除了工作负载和流量分配之外，云负载均衡服务通常还提供其它功能，例如应用程序运行状况检查、自动扩展和故障转移以及集成证书管理。

云负载均衡采用基于软件的方法跨资源分配网络流量，而不是在企业数据中心中更常见的基于硬件的负载均衡。负载均衡器接收传入流量并根据配置的策略将这些请求路由到活动目标。云负载均衡服务还监视各个目标的运行状况，以确保这些资源充分运行。

云负载均衡的特点

云负载均衡是一种在云计算环境下用于分配网络请求和流量的技术，其主要特点包括以下几个方面：

1. 高可用性：通过将流量分发到多个后端服务器实现高可用性。如果某个服务器出现故障，负载均衡器可以自动将流量重新路由到其他正常工作的服务器，确保服务的连续性和可靠性。
2. 扩展性：可以轻松地扩展以适应不断增长的流量需求。当流量增加时，可以添加更多的后端服务器，并通过负载均衡器智能地将流量分配到这些服务器上，从而保持系统的性能和响应能力。
3. 负载分配：使用算法来决定将请求分发到哪个后端服务器。这些算法可以根据服务器的负载情况、性能指标或其他因素进行配置，以确保流量被均匀地分配到各个服务器上，避免某些服务器过载而导致性能下降。
4. 健康检查：能够对后端服务器进行健康检查，以确定服务器是否正常工作。如果服务器未能响应或出现故障，负载均衡器可以自动将其排除在流量分发范围之外，从而提高整体系统的可用性。
5. 弹性扩展：可以根据流量需求进行自动缩放。当流量较低时，可以减少后端服务器的数量以节省成本和资源。而在流量高峰期，可以增加后端服务器的数量以满足用户的需求，从而提供更好的性能和可用性。
6. 监控和日志记录：通常提供监控和日志记录功能，用于跟踪流量分发情况、服务器性能和负载情况。这些信息对于故障排除、性能优化和容量规划非常重要。

云负载均衡服务的组成部分

云负载均衡服务通常由以下几个组成部分构成：

1. 负载均衡器（Load Balancer）：它是云负载均衡服务的核心组件，它接收来自客户端的请求，并根据预定义的负载均衡算法将请求分发给后端服务器。负载均衡器通常提供多种负载均衡算法可供选择，例如轮询、最小连接数、最少响应时间等。
2. 后端服务器（Backend Servers）：这个是负载均衡器将请求分发到的目标服务器群。后端服务器可以是虚拟机、容器、物理服务器或其他云计算资源。负载均衡器通过与后端服务器建立连接，并将请求转发给它们来实现流量的分发。
3. 健康检查（Health Checks）：主要用于监测后端服务器健康状态的机制。负载均衡器会定期发送健康检查请求到后端服务器，并根据响应结果判断服务器是否正常工作。如果后端服务器未能响应或响应异常，负载均衡器会将其标记为不可用，不再将请求转发给它。
4. 负载均衡策略配置（Load Balancing Configuration）：一般决定请求分发行为的关键因素。管理员可以根据实际需求配置负载均衡策略，包括负载均衡算法、会话保持设置、连接超时等。
5. 监控和日志记录（Monitoring and Logging）：通常提供监控和日志记录功能，用于跟踪流量分发情况、后端服务器的健康状态、负载均衡的性能指标等。管理员可以通过监控和日志信息进行故障排除、性能调优和容量规划。

注意：具体云服务提供商的负载均衡器服务可能会有一些特定的组成部分或功能扩展，上述内容为一般情况下的组成部分。不同的云服务提供商可能会有不同的术语和实现方式，但核心概念和功能类似。

云计算中的负载均衡有哪些不同类型

企业可以通过多种不同的方式实施负载平衡，并对其进行定制以受益或强调特定的流量目标，其主要类型包括：

• 硬件；这是在物理网络内连接的传统电路物理盒。硬件负载均衡器可以包括专门设计用于以全网络线路速度处理流量的芯片组。因此，这些负载均衡器通常安装在性能是重中之重的大容量数据中心。
• 软件；安装在常规企业云服务器上的软件也可以执行负载平衡，这通常比专用硬件负载均衡器便宜得多，并且升级通常比专用负载均衡设备更容易。
• 虚拟实例；企业可以将负载均衡软件打包到VM或虚拟设备中，然后将其部署在虚拟化服务器上​​。这个过程更简单，因为负载均衡软件已经在虚拟机中安装和配置，并且可以像任何其它虚拟机一样在虚拟服务器之间轻松迁移。

云负载均衡和网络流量层：第4层与第7层

负载均衡是根据传统七层开放系统互连（OSI）网络模型的网络流量类型来定义的。云负载均衡最常在第4层（传输或连接层）或第7层（应用层）执行。

一些云负载平衡服务在第4层运行，以引导来自传输层协议的数据，包括TCP、用户数据报协议 ( UDP ) 和传输层安全性。网络堆栈较低级别的负载平衡可提供最佳性能（每秒处理数百万个网络请求且延迟较低），对于不稳定或不可预测的网络流量模式来说，这是一个很好的选择。第4层负载均衡服务包括AWS网络负载均衡器、Google Cloud Platform (GCP) TCP/UDP 负载均衡器和Microsoft Azure负载均衡器。

在网络堆栈的顶部，第7层处理更复杂的流量，例如HTTP和HTTPS请求。每个主要的云提供商都有自己的功能或服务，例如：

• AWS Application Load Balancer
• Azure Application Gateway
• Google Cloud HTTP(S) Load Balancing

由于此流量在网络堆栈中的位置要高得多，因此技术团队可以实施更高级的基于内容或基于请求的路由决策。这些选项非常适合现代应用程序实例和架构，例如微服务和基于容器的工作负载。

云负载均衡器的选择不应仅局限于流量类型。云提供商还根据范围和框架来区分负载平衡服务。例如，当工作负载分布在多个区域时，GCP建议使用全局负载均衡服务，而当所有工作负载都位于同一区域时，区域负载均衡服务则非常适合。同样，当流量从互联网进入工作负载时，GCP建议使用外部负载均衡器；当流量打算在GCP内使用时，GCP建议使用内部负载均衡器。

云负载均衡算法有哪些不同类型？

负载均衡器在本地数据中心和公共云服务中使用多种常见的负载均衡算法，将流量分配到不同的工作负载节点。这些算法包括以下内容：

• 轮询调度；此方法将传入流量请求均匀地分配到所有工作负载实例（节点）上。例如，如果有三个工作负载实例，负载均衡器将按顺序将流量轮换到每个实例：请求1到服务器1、请求2到服务器 2、请求3到服务器3，依此类推。当所有节点都相同且具有相似的计算能力时，轮询法效果很好。
• 加权轮询调度；一些工作负载实例使用具有不同计算能力的服务器，加权轮询可以通过为每个节点分配“权重”来将流量百分比转移到不同的节点。能力更强的节点会获得更高的权重，负载均衡器会向它们发送更多流量。
• 最小连接；流量被路由到具有最少连接或最短队列的工作负载实例，这意味着这些是最不繁忙的实例。这种动态方法减轻了对具有复杂处理请求的实例的需求。
• 加权最小连接；这会为每个节点分配一个“权重”，以便管理员可以根据连接活动改变流量分配。如果所有节点都相同，这可能会像循环法或加权循环法一样结束，但理想情况下，它会补偿为空闲或更强大的节点和设备提供更多流量。
• 基于资源；这种自适应方法使用每个节点上的软件代理来确定计算负载并将其可用性报告给负载均衡器，负载均衡器进而做出动态流量路由决策。这还可以利用来自软件定义网络控制器的信息。
• 基于请求；负载均衡器（尤其是在云服务器中）可以根据请求中的字段（例如HTTP标头数据、查询参数以及源和目标IP地址）分配流量。这有助于将流量从特定源路由到所需目的地，并维护可能已断开连接的会话。

云负载均衡服务示例

目前有许多云提供商提供负载均衡服务，包括全球三大平台：

• Amazon Web Services ( AWS ) Elastic Load Balancing分配传入的客户端流量并将其路由到已注册的目标，例如EC2实例。弹性负载均衡支持四种类型的负载均衡器：应用程序、网络、网关和经典。负载均衡器的不同之处在于所提供的功能、运行的网络层以及支持的通信协议。
• Google Cloud Platform上提供的Cloud Load Balancing服务构建在与Google相同的前端服务器基础架构之上。该服务提供一系列负载均衡器，具体取决于客户是否需要外部或内部负载均衡、全局或区域负载均衡、高级或标准网络服务层、代理或直通服务等因素。
• Microsoft Azure提供四种负载平衡服务。Azure流量管理器是（OSI模型）第7层基于DNS的流量负载均衡器，用于跨全球Azure区域提供服务。Azure负载均衡器是第4层网络负载均衡器，用于在VM之间路由流量。Azure应用程序网关是区域应用程序的第7层交付控制器。Azure Front Door 是适用于微服务的高度安全的第7层全局负载均衡器。

当然，除了各大云平台之外，其它云服务提供商也提供负载均衡功能。例如，Rackspace的云负载均衡器服务使客户能够通过RESTful Web服务接口在多个后端系统或服务之间分配工作负载；此外还有国内阿里云的负载均衡也都被广泛使用。

云负载均衡的用户通常包括拥有大规模应用程序、需要高可用性和性能的企业。然而，任何公司都可以从该技术中受益，具体取决于他们想要支持的工作负载。

云负载均衡有什么好处？

无论负载均衡位于本地数据中心还是云环境中，它都提供相同的优势，主要包括：

• 更好的工作负载可扩展性和性能；只要及时处理传入流量和请求，单个工作负载或应用程序就可以，但有时，企业必须添加工作负载实例来处理更大的网络流量以及突然和意外的流量峰值。负载均衡器对于在多个实例之间排队和分配流量至关重要，以便整个应用程序高效运行并具有令人满意的用户体验。
• 更好的工作负载可靠性。当单个工作负载处理100%的传入请求时，底层软件和底层硬件会导致该工作负载出现单点故障。添加更多工作负载实例并对它们之间的流量进行负载平衡，可显着增强工作负载的弹性和可用性。如果一个工作负载实例（节点）发生故障，其他实例（节点）将继续运行并将流量引导至其余实例。这是高可用性工作负载部署的核心。
• 更好的业务连续性（BC）和管理。对于许多企业来说，应用程序可用性是业务治理和法规遵从性的核心。将多个工作负载实施到集群中并与负载均衡器共享流量是提高工作负载可靠性的主要手段，这反过来又有利于BC并帮助企业履行合规义务。

简单小结

简单来说，负载平衡是在两个或多个工作负载实例之间分配网络流量的过程。传统上，负载均衡器作为专用物理网络设备或设备存在于本地数据中心中。然而，负载均衡更频繁地由安装在服务器上的应用程序（有时称为虚拟设备）执行并作为网络服务提供。公共云提供商使用服务范例并提供基于软件的负载平衡器作为独特的云功能。

一旦引入负载均衡器，它就会充当网络前端，并且通常使用单个IP地址来接收用于目标工作负载的所有网络流量。负载均衡器将网络流量均匀分配到每个可用工作负载实例，或限制流量以向每个实例发送特定百分比的流量。

例如，如果有两个相同的工作负载，负载均衡器可确保每个实例接收50%的传入网络流量。但是，负载均衡器还可以更改这些百分比，例如60%/40%，或实施“第一个可用”规则来根据每个工作负载实例的功能定制流量。

因此，通过负载均衡器，目标工作负载可以位于不同的物理位置。云负载均衡提供了类似的优势，使用户能够跨同一区域内的多个实例或跨多个区域或可用区分配网络流量。