負載均衡，英文名稱為LoadBalance，其意思就是將負載(工作任務)進行平衡，分攤到多個操作單元上進行執(zhí)行(例如Web服務器、FTP服務器等)，實現(xiàn)多個服務器共同完成工作任務的目標。負載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡結構之上，它提升了服務器的性能、提高了帶寬利用率，增強了網(wǎng)絡的靈活性和可靠性。經(jīng)過十年的發(fā)展，負載均衡已經(jīng)成為網(wǎng)絡應用的重要設備，甚至成為大型網(wǎng)絡應用的核心設備，與基礎路由、交換設備市場并駕齊驅。

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

四層負載均衡像銀行自助排號機 七層負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載均衡、什么是七層負載均衡。四層負載均衡指的是負載均衡設備通過報文中的目標IP地址和端口負載均衡算法，選擇到達目的的內部服務器;七層負載均衡，也被稱為“內容交換”，指的是負載均衡設備通過報文中的應用層信息(URL、HTTP頭部等信息)和負載均衡算法，選擇到達目的的內部服務器。二者的區(qū)別可以舉個例子形象的說明：四層負載均衡就像銀行的自助排號機，每一個達到銀行的客戶根據(jù)排號機的順序，選擇對應的窗口接受服務;而七層負載均衡像銀行大堂經(jīng)理，先確認客戶需要辦理的業(yè)務，再安排排號。這樣辦理理財、存取款等業(yè)務的客戶，會根據(jù)銀行內部資源得到統(tǒng)一協(xié)調處理，加快客戶業(yè)務辦理流程。

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

另外一個常常被提到功能就是安全性。在網(wǎng)絡中常見的SYN Flood攻擊中，黑客會控制眾多客戶端(肉雞)，使用虛假IP地址對同一目標發(fā)動SYN攻擊，通常這種攻擊會大量發(fā)送SYN報文，耗盡服務器上的相關資源，以達到Denial of Service(DoS)的目的。從技術原理上也可以看出，四層模式下這些SYN攻擊都會被轉發(fā)到后端的服務器上;而在七層模式下這些SYN攻擊自然在負載均衡設備上就截止，不會影響后臺服務器的正常運營。另外負載均衡設備可以在七層層面設定多種策略，過濾SQL Injection等應用層面的特定攻擊手段，進一步提高系統(tǒng)整體安全。

國內負載均衡技術缺少根本性突破 “渾水摸魚”偽七層負載均衡或將逐步減少

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

第一、七層負載的應用以HTTP協(xié)議為主，四層負載的應用以TCP為主，通過測試儀可以看出，七層負載的吞吐性能要比四層負載的吞吐性能低。七層吞吐性能嚴重考驗著負載均衡廠商們，如果不解決這個核心問題，負載均衡設備就會成為網(wǎng)絡的瓶頸，嚴重影響網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。

第二、七層負載算法需要識別URL、Cookie和HTTP head等信息，算法計算程度更豐富，對CPU的負載要求更高，這就需要更高性能的產品。雖然目前硬件平臺已經(jīng)發(fā)展到多核，但是國內廠商在多核平臺的應用開發(fā)上存在著較大差距，嚴重制約負載均衡設備多核之間計算能力的協(xié)調分配和使用。

第三、七層負載的可靠性體現(xiàn)在兩個方面：一方面是保證服務器訪問的完整性和連續(xù)性，這主要體現(xiàn)在七層負載均衡的會話保持技術，通過HTTP Cookie、HTTP SessionID、HTTP ServerID、HTTP 自定義頭域和SSL SessionID等方式實現(xiàn)。另一方面是保證網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡的穩(wěn)定性主要通過設備關鍵部件的冗余設計，以及雙機、集群部署方式實現(xiàn)。

第四、七層負載的安全性同樣至關重要，因為目前負載均衡已經(jīng)成為網(wǎng)絡的核心組件，成為服務器業(yè)務連續(xù)性、完整性、可靠性的保護神。七層負載均衡的安全性需要從兩個方面體現(xiàn)：一是系統(tǒng)本身的安全性，軟件系統(tǒng)應采用自主研發(fā)，無系統(tǒng)漏洞和后門;二是可以提供必要的網(wǎng)絡安全防護，減少服務器被直接攻擊的威脅，這樣可以減少服務器區(qū)設備串聯(lián)堆疊帶來的單點故障。

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