負(fù)載均衡，英文名稱為LoadBalance，其意思就是將負(fù)載(工作任務(wù))進(jìn)行平衡，分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)操作單元上進(jìn)行執(zhí)行(例如Web服務(wù)器、 FTP服務(wù)器等)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)服務(wù)器共同完成工作任務(wù)的目標(biāo)。負(fù)載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提升了服務(wù)器的性能、提高了帶寬利用率，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。經(jīng)過十年的發(fā)展，負(fù)載均衡已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要設(shè)備，甚至成為大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的核心設(shè)備，與基礎(chǔ)路由、交換設(shè)備市場并駕齊驅(qū)。

十年間，負(fù)載均衡的前沿技術(shù)層出不窮，令用戶眼花繚亂。經(jīng)常在技術(shù)網(wǎng)站、文檔中出現(xiàn)的“四層負(fù)載均衡”、“七層負(fù)載均衡”字眼有什么含義?有什么區(qū)別?對客戶網(wǎng)絡(luò)有哪些不同的優(yōu)化?帶著這樣的疑問，今天我們就來仔細(xì)研究一番。

四層負(fù)載均衡像銀行自助排號(hào)機(jī) 七層負(fù)載均衡像銀行大堂經(jīng)理

首先，我們來了解一下什么是四層負(fù)載均衡、什么是七層負(fù)載均衡。四層負(fù)載均衡指的是負(fù)載均衡設(shè)備通過報(bào)文中的目標(biāo)IP地址和端口負(fù)載均衡算法，選擇到達(dá)目的的內(nèi)部服務(wù)器;七層負(fù)載均衡，也被稱為“內(nèi)容交換”，指的是負(fù)載均衡設(shè)備通過報(bào)文中的應(yīng)用層信息(URL、HTTP頭部等信息)和負(fù)載均衡算法，選擇到達(dá)目的的內(nèi)部服務(wù)器。二者的區(qū)別可以舉個(gè)例子形象的說明：四層負(fù)載均衡就像銀行的自助排號(hào)機(jī)，每一個(gè)達(dá)到銀行的客戶根據(jù)排號(hào)機(jī)的順序，選擇對應(yīng)的窗口接受服務(wù);而七層負(fù)載均衡像銀行大堂經(jīng)理，先確認(rèn)客戶需要辦理的業(yè)務(wù)，再安排排號(hào)。這樣辦理理財(cái)、存取款等業(yè)務(wù)的客戶，會(huì)根據(jù)銀行內(nèi)部資源得到統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理，加快客戶業(yè)務(wù)辦理流程。

七層應(yīng)用負(fù)載的好處是使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更“智能化”!例如，在網(wǎng)站的運(yùn)行中，用戶可以通過七層的方式，將圖片類的請求通過緩存技術(shù)傳輸?shù)教囟ǖ膱D片服務(wù)器，將對文字類的請求通過壓縮技術(shù)傳輸?shù)教囟ǖ奈淖址?wù)器。當(dāng)然這只是七層應(yīng)用的一個(gè)小案例，從技術(shù)原理上，這種方式可以對客戶端的請求和服務(wù)器的響應(yīng)進(jìn)行任意方式的修改，極大提升了應(yīng)用系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層的靈活性。很多在后臺(tái)(例如Nginx或者Apache)上部署的功能可以前移到負(fù)載均衡設(shè)備上(例如客戶請求中的Header重寫，服務(wù)器響應(yīng)中的關(guān)鍵字過濾或者內(nèi)容插入等)。

另外一個(gè)常常被提到功能就是安全性。在網(wǎng)絡(luò)中常見的SYN Flood攻擊中，黑客會(huì)控制眾多客戶端(肉雞)，使用虛假IP地址對同一目標(biāo)發(fā)動(dòng)SYN攻擊，通常這種攻擊會(huì)大量發(fā)送SYN報(bào)文，耗盡服務(wù)器上的相關(guān)資源，以達(dá)到Denial of Service(DoS)的目的。從技術(shù)原理上也可以看出，四層模式下這些SYN攻擊都會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到后端的服務(wù)器上;而在七層模式下這些SYN攻擊自然在負(fù)載均衡設(shè)備上就截止，不會(huì)影響后臺(tái)服務(wù)器的正常運(yùn)營。另外負(fù)載均衡設(shè)備可以在七層層面設(shè)定多種策略，過濾SQL Injection等應(yīng)用層面的特定攻擊手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體安全。

國內(nèi)負(fù)載均衡技術(shù)缺少根本性突破 “渾水摸魚”偽七層負(fù)載均衡或?qū)⒅鸩綔p少

說到這里，大家應(yīng)該都明白四層負(fù)載均衡和七層負(fù)載均衡的區(qū)別了。七層負(fù)載均衡技術(shù)對產(chǎn)品的性能、算法、高可靠性和安全性有著更高的要求。而導(dǎo)致這種技術(shù)的差異性，更多的體現(xiàn)在廠商對負(fù)載均衡專有平臺(tái)的開發(fā)上，具體可以概括為以下四點(diǎn)，不滿足這四點(diǎn)的產(chǎn)品都不能稱為七層負(fù)載均衡：

第一、七層負(fù)載的應(yīng)用以HTTP協(xié)議為主，四層負(fù)載的應(yīng)用以TCP為主，通過測試儀可以看出，七層負(fù)載的吞吐性能要比四層負(fù)載的吞吐性能低。七層吞吐性能嚴(yán)重考驗(yàn)著負(fù)載均衡廠商們，如果不解決這個(gè)核心問題，負(fù)載均衡設(shè)備就會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

第二、七層負(fù)載算法需要識(shí)別URL、Cookie和HTTP head等信息，算法計(jì)算程度更豐富，對CPU的負(fù)載要求更高，這就需要更高性能的產(chǎn)品。雖然目前硬件平臺(tái)已經(jīng)發(fā)展到多核，但是國內(nèi)廠商在多核平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)上存在著較大差距，嚴(yán)重制約負(fù)載均衡設(shè)備多核之間計(jì)算能力的協(xié)調(diào)分配和使用。

第三、七層負(fù)載的可靠性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是保證服務(wù)器訪問的完整性和連續(xù)性，這主要體現(xiàn)在七層負(fù)載均衡的會(huì)話保持技術(shù)，通過HTTP Cookie、HTTP SessionID、HTTP ServerID、HTTP 自定義頭域和SSL SessionID等方式實(shí)現(xiàn)。另一方面是保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性主要通過設(shè)備關(guān)鍵部件的冗余設(shè)計(jì)，以及雙機(jī)、集群部署方式實(shí)現(xiàn)。

第四、七層負(fù)載的安全性同樣至關(guān)重要，因?yàn)槟壳柏?fù)載均衡已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)的核心組件，成為服務(wù)器業(yè)務(wù)連續(xù)性、完整性、可靠性的保護(hù)神。七層負(fù)載均衡的安全性需要從兩個(gè)方面體現(xiàn)：一是系統(tǒng)本身的安全性，軟件系統(tǒng)應(yīng)采用自主研發(fā)，無系統(tǒng)漏洞和后門;二是可以提供必要的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)，減少服務(wù)器被直接攻擊的威脅，這樣可以減少服務(wù)器區(qū)設(shè)備串聯(lián)堆疊帶來的單點(diǎn)故障。

從以上幾點(diǎn)可以看出，七層負(fù)載均衡有著嚴(yán)格的定義，優(yōu)勢也非常明顯。但是，從市場份額來看，七層負(fù)載均衡設(shè)備還是以國外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，國內(nèi)能夠進(jìn)行自主研發(fā)的只有太一星晨等少數(shù)的幾家廠商。而且，國內(nèi)負(fù)載均衡廠商應(yīng)用場景以鏈路負(fù)載為主，難以進(jìn)入占據(jù)負(fù)載均衡市場70%份額、主導(dǎo)負(fù)載均衡技術(shù)發(fā)展的服務(wù)器負(fù)載均衡市場，更缺乏在大型數(shù)據(jù)中心及大型門戶網(wǎng)站使用案例。

究其原因，還是國內(nèi)負(fù)載均衡技術(shù)長期沒有根本性的突破，無法達(dá)到服務(wù)器負(fù)載的核心需求，要占領(lǐng)市場，就需要解決七層負(fù)載均衡在網(wǎng)絡(luò)吞吐、性能、可靠性、安全性等問題。為此，太一星晨依托優(yōu)秀的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，結(jié)合了多核路由器、安全攻防檢測技術(shù)的豐富積累，致力于深入研究七層負(fù)載均衡技術(shù)，并推出了相應(yīng)的產(chǎn)品。

用戶可以發(fā)現(xiàn)，在目前國內(nèi)的負(fù)載均衡市場，中國本土廠商已經(jīng)漸漸的追趕上來，太一星晨等企業(yè)研發(fā)的負(fù)載均衡產(chǎn)品也以高性能、高穩(wěn)定、高安全性表現(xiàn)出了強(qiáng)大的競爭力，并獲得了市場的充分認(rèn)可?？梢灶A(yù)計(jì)，在中國未來的負(fù)載均衡市場上，混淆七層負(fù)載均衡概念、企圖“渾水摸魚”的現(xiàn)象會(huì)越來越少，本土廠商的市場競爭能力會(huì)得到更大提高。