什么是集群负载均衡与高可用（有图详解）

前言

我们经常听说到负载均衡与高可用，那么这两个概念是什么意思呢，本文来简单的理解一下负载均衡与高可用。

什么是负载均衡

负载均衡：Load Balance，简称LB。负载均衡，顾名思义就是把前端客户的请求负载压力均衡的分摊到后台服务器中去，比如有一台负载均衡服务器，后台是3台web服务器，客户的请求就会被负载均衡服务器分摊到后台的3台web服务器上，如下图所示：

硬件负载均衡产品

负载均衡，即LB，一般可以由硬件或软件来实现，硬件负载均衡产品有：F5、Netscaler、Radware、A10等，如下图所示：

软件负载均衡产品

软件负载均衡产品有开源的nginx、LVS（Linux Virtual Server）、Haproxy等，下面介绍一下这三种负载均衡软件：
nginx：nginx可以用来做负载均衡，在第一张图中，nginx是作为代理服务器接收来之客户的请求，然后转发到后端的服务器中，如下图所示：

LVS：LVS是 Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器，这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网是 http://www.linuxvirtualserver.org ，现在 LVS 已经是 Linux 内核标准的一部分；使用 LVS 可以达到的技术目标是：通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性；从而以低廉的成本实现最优的性能；LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储。LB集群的架构和原理很简单，就是当用户的请求过来时，会直接分发到Director Server上，然后它把用户的请求根据设置好的调度算法，智能均衡地分发到后端真正服务器(real server)上；为了避免不同机器上用户请求得到的数据不一样，需要用到了共享存储，这样保证所有用户请求的数据是一样的。LVS的通用架构如下图所示：

Haproxy：HAProxy 是一款提供高可用性、负载均衡以及基于TCP（第四层）和HTTP（第七层）应用的代理软件，支持虚拟主机，它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。 HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点，这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy运行在时下的硬件上，完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进您当前的架构中，同时可以保护你的web服务器不被暴露到网络上。Haproxy架构如下图所示：

什么是高可用

高可用性：High Availability，简写HA，通常来描述一个系统经过专门的设计，从而减少停工时间，而保持其服务的高度可用性。
市面上一般有两款高可用开源方案：Keepalived和Heartbeat。
Keepalived：Keepalived的作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。
heartbeat：Heartbeat 是一个基于Linux开源的高可用集群系统。主要包括心跳服务和资源接管两个高可用集群组件。心跳监测服务可以通过网络链路和串口进行，而且支持冗余链路，它们之间相互发送报文来告诉对方自己当前的状态，如果在指定的时间内未收到对方发送的报文，那么就认为对方失效，这时需启动资源接管模块来接管运行在对方主机上的资源或者服务。