负载均衡在APP开发中的运用

 

在APP开发项目中，服务器架构是关系到整个系统的性能的关键因素。无论是自己买的服务器，还是用云服务器，负载均衡都是提高系统性能的主要方式。
如果你是早期的云计算服务提供商，你可以使用一个单独的客户 web 服务器，为它分配一个 IP 地址，并配置一个 DNS（域名系统）记录来将它与一个易读的名字关联起来，之后通过 BGP（边界网关协议）来传播 IP 地址，这是种在网络间交换路由信息的标准方式。
在冗余的网络路径上分发流量，在不可用的基础设施周围进行路由来提高可用性（会导致不对称路由等现象），这些从本质上讲并不是负载均衡。

随着客户服务流量的增长，业务方希望获得更高的可用性。你添加了另一个具有公网 IP 地址的 web 服务器，并更新了 DNS 记录来将用户引导到这两个 web 服务器（希望稍微公平一些）。直到某一个 web 服务器意外宕机前，这种方法都是可行的。假设你快速检测到故障，可以通过更新 DNS 配置（手动方式或使用软件）来停止引用损坏的服务器。
遗憾的是，由于 DNS 记录是有缓存的，这些缓存记录可能会在客户端或者 DNS 层次结构中的其他名称服务器中，在它们过期之前，大约有 50% 的请求仍然可能失败。DNS 记录的 TTL（time to live，生存时间）通常为几分钟或更长，因此这会对系统的可用性造成重大影响。
更糟糕的是一些客户端完全忽略了 TTL，所以一些请求将在一段时间内被定向到已经宕机的 web 服务器上。设置非常短的 DNS TTL 也不是什么好主意；这意味着 DNS 服务的负载增加，延迟增加，因为客户端不得不更加频繁地执行 DNS 查找。如果你的 DNS 服务不可用，那么使用更短的 TTL 访问服务将更快地降级，因为缓存服务 IP 地址的客户端更少。

为了解决这个问题，你可以添加一对冗余的 4 层（Layer 4）网络均衡器，并在相同的虚拟 IP（VIP）地址提供服务。它们可以是硬件设备，或者像 HAProxy 这样的软件均衡器。这意味着 DNS 记录仅仅指向虚拟 IP 而不再做负载均衡。

4 层均衡器将来自因特网的流量均衡地引导至后端服务器。这通常是基于每个 IP 包的 5 元组的哈希（一个数学函数）完成的：源 IP 地址和目标 IP 地址，以及端口加上协议（如 TCP 或 UDP）。这种方式快速、高效（并且仍然维持了 TCP 的基本属性），并且不需要均衡器维护每个连接的状态。
4 层均衡器可以进行健康检查，并仅仅向那些通过检查的 web 服务器发送流量。与 DNS 均衡不同的是，如果一个 web 服务器崩溃，将流量重定向到另一个 web 服务器上的延迟很小，尽管现有连接将被重置。
4 层均衡器可以做加权平均，处理不同容量的后端，它为运维人员提供了强大的能力和灵活性，同时在计算能力方面相对便宜。