云計算中負載均衡的基礎架構與使用場景是什么

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基礎架構

負載均衡采用集群部署，可實現會話同步，以消除服務器單點故障，提升冗余，保證服務的穩定性。阿里云當前提供四層（TCP協議和UDP協議）和七層（HTTP和HTTPS協議）的負載均衡服務。

• 四層采用開源軟件LVS（Linux Virtual Server）+ keepalived的方式實現負載均衡，并根據云計算需求對其進行了個性化定制。

• 七層采用Tengine實現負載均衡。Tengine是由淘寶網發起的Web服務器項目，它在Nginx的基礎上，針對有大訪問量的網站需求，添加了很多高級功能和特性。

如下圖所示，各個地域的四層負載均衡實際上是由多臺LVS機器部署成一個LVS集群來運行的。采用集群部署模式極大地保證了異常情況下負載均衡服務的可用性、穩定性與可擴展性。

LVS集群內的每臺LVS都會進行會話，通過組播報文同步到該集群內的其它LVS機器上，從而實現LVS集群內各臺機器間的會話同步。如下圖所示，當客戶端向服務端傳輸三個數據包后，在LVS1上建立的會話A開始同步到其它LVS機器上。圖中實線表示現有的連接，圖中虛線表示當LVS1出現故障或進行維護時，這部分流量會走到一臺可以正常運行的機器LVS2上。因而負載均衡集群支持熱升級，并且在機器故障和集群維護時最大程度對用戶透明，不影響用戶業務。

注意：對于連接未建立（三次握手未完成），或者已建立連接但未觸發會話同步機制，熱升級不保證連接不中斷，需要依靠客戶端重新發起連接。

使用場景

負載均衡主要應用于以下場景中：

場景一：應用于高訪問量的業務

如果您的應用訪問量很高，您可以通過配置監聽規則將流量分發到不同的ECS實例上。此外，您可以使用會話保持功能將同一客戶端的請求轉發到同一臺后端ECS，提高訪問效率。

場景二：橫向擴張系統

您可以根據業務發展的需要，通過隨時添加和移除ECS實例來擴展應用系統的服務能力，適用于各種Web服務器和App服務器。

場景三：消除單點故障

您可以在負載均衡實例下添加多臺ECS實例。當其中一部分ECS實例發生故障后，負載均衡會自動屏蔽故障的ECS實例，將請求分發給正常運行的ECS實例，保證應用系統仍能正常工作。

場景四：同城容災 （多可用區容災）

為了提供更加穩定可靠的負載均衡服務，阿里云負載均衡已在各地域部署了多可用區以實現同地域容災。當主可用區出現機房故障或不可用時，負載均衡仍然有能力在非常短的時間內（大約30s中斷）切換到另外一個備可用區恢復服務能力；當主可用區恢復時，負載均衡同樣會自動切換到主可用區提供服務。

使用負載均衡時，您可以將負載均衡實例部署在支持多可用區的地域以實現同城容災。此外，建議您結合自身的應用需要，綜合考慮后端服務器的部署。如果您的每個可用區均至少添加了一臺ECS實例，那么此種部署模式下的負載均衡服務的效率是最高的。

如下圖所示，在負載均衡實例下綁定不同可用區的ECS實例。正常情況下，用戶訪問流量將轉發至主可用區內的ECS實例；當可用區A發生故障時，用戶訪問流量將轉發至備可用區內的ECS實例。此種部署既可以避免因為單個可用區的故障而導致對外服務的不可用，也可以通過不同產品間可用區的選擇來降低延遲。

如果您采取如下圖所示的部署方案，即在負載均衡實例的主可用區下綁定多臺ECS實例，而在備可用區沒有任何ECS實例。當主可用區發生故障時會造成業務中斷，因為備可用區沒有ECS實例來接收請求。這樣的部署方式很明顯是以犧牲高可用性為代價來獲取低延時。

場景五：跨地域容災

您可以在不同地域下部署負載均衡實例，并分別掛載相應地域內不同可用區的ECS。上層利用云解析做智能DNS，將域名解析到不同地域的負載均衡實例服務地址下，可實現全局負載均衡。當某個地域出現不可用時，暫停對應解析即可實現所有用戶訪問不受影響。

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