面對大量使用者訪問、高併發請求，海量資料，可以使用高效能的伺服器、大型資料庫，儲存裝置，高效能Web伺服器，採用高效率的程式語言比如(Go,Scala)等，當單機容量達到極限時，我們需要考慮業務拆分和分散式部署，來解決大型網站訪問量大，併發量高，海量資料的問題。
從單機網站到分散式網站，很重要的區別是業務拆分和分散式部署，將應用拆分後，部署到不同的機器上，實現大規模分散式系統。分散式和業務拆分解決了，從集中到分佈的問題，但是每個部署的獨立業務還存在單點的問題和訪問統一入口問題，為解決單點故障，我們可以採取冗餘的方式。將相同的應用部署到多臺機器上。解決訪問統一入口問題，我們可以在叢集前面增加負載均衡裝置，實現流量分發。
負載均衡（Load Balance），意思是將負載（工作任務，訪問請求）進行平衡、分攤到多個操作單元（伺服器，元件）上進行執行。是解決高效能，單點故障（高可用），擴充套件性（水平伸縮）的終極解決方案。
本文是負載均衡詳解的第一篇文章，介紹負載均衡的原理，負載均衡分類（DNS負載均衡,HTTP負載均衡，IP負載均衡，鏈路層負載均衡,混合型P負載均衡）。部分內容摘自讀書筆記。
本次分享大綱
- 負載均衡原理
- DNS負載均衡
- HTTP負載均衡
- IP負載均衡
- 鏈路層負載均衡
- 混合型P負載均衡
一、負載均衡原理
系統的擴充套件可分為縱向（垂直）擴充套件和橫向（水平）擴充套件。縱向擴充套件，是從單機的角度透過增加硬體處理能力，比如CPU處理能力，記憶體容量，磁碟等方面，實現伺服器處理能力的提升，不能滿足大型分散式系統（網站），大流量，高併發，海量資料的問題。因此需要採用橫向擴充套件的方式，透過新增機器來滿足大型網站服務的處理能力。
比如：一臺機器不能滿足，則增加兩臺或者多臺機器，共同承擔訪問壓力。這就是典型的叢集和負載均衡架構：如下圖：
- 應用叢集：將同一應用部署到多臺機器上，組成處理叢集，接收負載均衡裝置分發的請求，進行處理，並返回相應資料。
- 負載均衡裝置：將使用者訪問的請求，根據負載均衡演算法，分發到叢集中的一臺處理伺服器。（一種把網路請求分散到一個伺服器叢集中的可用伺服器上去的裝置）
負載均衡的作用（解決的問題）：
1.解決併發壓力，提高應用處理效能（增加吞吐量，加強網路處理能力）；
2.提供故障轉移，實現高可用；
3.透過新增或減少伺服器數量，提供網站伸縮性（擴充套件性）；
4.安全防護；（負載均衡裝置上做一些過濾，黑白名單等處理）
二、負載均衡分類
根據實現技術不同，可分為DNS負載均衡，HTTP負載均衡，IP負載均衡，鏈路層負載均衡等。
2.1DNS負載均衡
最早的負載均衡技術，利用域名解析實現負載均衡，在DNS伺服器，配置多個A記錄，這些A記錄對應的伺服器構成叢集。大型網站總是部分使用DNS解析，作為第一級負載均衡。如下圖：
優點
- 使用簡單：負載均衡工作，交給DNS伺服器處理，省掉了負載均衡伺服器維護的麻煩
- 提高效能：可以支援基於地址的域名解析，解析成距離使用者最近的伺服器地址，可以加快訪問速度，改善效能；
缺點
- 可用性差：DNS解析是多級解析，新增/修改DNS後，解析時間較長；解析過程中，使用者訪問網站將失敗；
- 擴充套件性低：DNS負載均衡的控制權在域名商那裡，無法對其做更多的改善和擴充套件；
- 維護性差：也不能反映伺服器的當前執行狀態；支援的演算法少；不能區分伺服器的差異（不能根據系統與服務的狀態來判斷負載）
實踐建議
將DNS作為第一級負載均衡，A記錄對應著內部負載均衡的IP地址，透過內部負載均衡將請求分發到真實的Web伺服器上。一般用於網際網路公司，複雜的業務系統不合適使用。如下圖：
1.3 IP負載均衡
在網路層透過修改請求目標地址進行負載均衡。
使用者請求資料包，到達負載均衡伺服器後，負載均衡伺服器在作業系統核心程式獲取網路資料包，根據負載均衡演算法得到一臺真實伺服器地址，然後將請求目的地址修改為，獲得的真實ip地址，不需要經過使用者程式處理。
真實伺服器處理完成後，響應資料包回到負載均衡伺服器，負載均衡伺服器，再將資料包源地址修改為自身的ip地址，傳送給使用者瀏覽器。如下圖：
IP負載均衡，真實物理伺服器返回給負載均衡伺服器，存在兩種方式：
（1）負載均衡伺服器在修改目的ip地址的同時修改源地址。將資料包源地址設為自身盤，即源地址轉換（snat）。
（2）將負載均衡伺服器同時作為真實物理伺服器叢集的閘道器伺服器。
優點：
（1）在核心程式完成資料分發，比在應用層分發效能更好；
缺點：
（2）所有請求響應都需要經過負載均衡伺服器，叢集最大吞吐量受限於負載均衡伺服器網路卡頻寬；