LVS、Nginx、HAProxy、keepalive 的工作原

1.LVS

LVS 不像 HAProxy 等七层软负载面向的是 HTTP 包，所以七层负载可以做的 URL 解析等工作，LVS 无法完成。
LVS 是四层负载均衡，也就是说建立在 OSI 模型的第四层——传输层之上，传输层上有我们熟悉的 TCP/UDP，LVS 支持 TCP/UDP 的负载均衡。

1.1 LVS 的优点

1. 抗负载能力强：是工作在传输层上仅作分发之用，没有流量的产生，这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的，对内存和 cpu 资源消耗比较低。
2. 配置性比较低：这是一个缺点也是一个优点，因为没有可太多配置的东西，所以并不需要太多接触，大大减少了人为出错的几率。
3. 工作稳定：因为其本身抗负载能力很强，自身有完整的双机热备方案，如 LVS+Keepalived。
4. 无流量：LVS 只分发请求，而流量并不从它本身出去，这点保证了均衡器 IO 的性能不会受到大流量的影响。
5. 应用范围比较广：因为 LVS 工作在传输层，所以它几乎可以对所有应用做负载均衡，包括 http、数据库、在线聊天室等等。

1.2 LVS 的缺点

• 软件本身不支持正则表达式处理，不能做动静分离；而现在许多网站在这方面都有较强的需求，这个是 Nginx、HAProxy+Keepalived 的优势所在。
• 如果是网站应用比较庞大的话，LVS/DR+Keepalived 实施起来就比较复杂了，相对而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就简单多了

2.Nginx

Nginx 是一个强大的 Web 服务器软件，用于处理高并发的 HTTP 请求和作为反向代理服务器做负载均衡。具有高性能、轻量级、内存消耗少，强大的负载均衡能力等优势。

2.1 Nginx 的优点

1. 跨平台：Nginx 可以在大多数 Unix like OS编译运行，而且也有 Windows 的移植版本
2. 配置异常简单：非常容易上手。配置风格跟程序开发一样，神一般的配置
3. 非阻塞、高并发连接：官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2～3万并发连接数
4. 事件驱动：通信机制采用 epoll 模型，支持更大的并发连接
5. Master/Worker 结构：一个 master 进程，生成一个或多个 worker 进程
6. 内存消耗小：处理大并发的请求内存消耗非常小。在3万并发连接下，开启的10个 Nginx 进程才消耗150M 内存（15M*10=150M）
7. 内置的健康检查功能：如果 Nginx 代理的后端的某台 Web 服务器宕机了，不会影响前端访问
8. 节省带宽：支持 GZIP 压缩，可以添加浏览器本地缓存的 Header 头
9. 稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微

2.2 Nginx 的缺点

• Nginx 仅能支 持http、https 和 Email 协议，这样就在适用范围上面小些，这个是它的缺点
• 对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过 ur l来检测。不支持 Session 的直接保持，但能通过 ip_hash 来解决

3.HAProxy

HAProxy 支持两种代理模式 TCP（四层）和HTTP（七层），也是支持虚拟主机的。

HAProxy 的优点能够补充 Nginx的一些缺点，比如支持 Session 的保持，Cookie 的引导；同时支持通过获取指定的 url 来检测后端服务器的状态。

HAProxy 跟 LVS 类似，本身就只是一款负载均衡软件；单纯从效率上来讲 HAProxy 会比 Nginx 有更出色的负载均衡速度，在并发处理上也是优于 Nginx 的。

HAProxy 支持 TCP 协议的负载均衡转发，可以对 MySQL 读进行负载均衡，对后端的 MySQL 节点进行检测和负载均衡，大家可以用 LVS+Keepalived 对 MySQL 主从做负载均衡。

HAProxy 负载均衡策略非常多：Round-robin（轮循）、Weight-round-robin（带权轮循）、source（原地址保持）、RI（请求URL）、rdp-cookie（根据cookie）。

3.1 HAProxy的优点

工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名、目录结构，它的正则规则比HAProxy更为强大和灵活.

4.keepalived

Keepalived功能十分强大，但是配置工作十分简单，keepalived各种功能的实现是通过设定配置文件keepalived.conf来完成的。

4.1 什么是keepalived

• keepalived是保证集群高可用的一个服务软件，其功能类似于heartbeat，用来防止单点故障。
• 以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。
• keepalived是可以工作在第三层、第四层、第五层的检测服务器状态的软件，

参考文献

LVS、Nginx、HAProxy、keepalive 的工作原理: https://www.jianshu.com/p/16e9c84fdb3c