四层和七层负载均衡的区别

简介: 简单理解四层和七层负载均衡:  ① 所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡;同理,还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。


简单理解四层和七层负载均衡:

  ① 所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡;七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡;同理,还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。 换句换说,二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求,然后再分配到真实的MAC地址;三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求,然后再分配到真实的IP地址;四层通过虚拟IP+端口接收请求,然后再分配到真实的服务器;七层通过虚拟的URL或主机名接收请求,然后再分配到真实的服务器。

  ② 所谓的四到七层负载均衡,就是在对后台的服务器进行负载均衡时,依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。 比如四层的负载均衡,就是通过发布三层的IP地址(VIP),然后加四层的端口号,来决定哪些流量需要做负载均衡,对需要处理的流量进行NAT处理,转发至后台服务器,并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪台服务器处理的,后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。七层的负载均衡,就是在四层的基础上(没有四层是绝对不可能有七层的),再考虑应用层的特征,比如同一个Web服务器的负载均衡,除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量,还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。举个例子,如果你的Web服务器分成两组,一组是中文语言的,一组是英文语言的,那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时,自动辨别用户语言,然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。

  ③ 负载均衡器通常称为四层交换机或七层交换机。四层交换机主要分析IP层及TCP/UDP层,实现四层流量负载均衡。七层交换机除了支持四层负载均衡以外,还有分析应用层的信息,如HTTP协议URI或Cookie信息。

  1、负载均衡分为L4 switch(四层交换),即在OSI第4层工作,就是TCP层啦。此种Load Balance不理解应用协议(如HTTP/FTP/MySQL等等)。例子:LVS,F5。

  2、另一种叫做L7 switch(七层交换),OSI的最高层,应用层。此时,该Load Balancer能理解应用协议。例子:  haproxy,MySQL Proxy。

  注意:上面的很多Load Balancer既可以做四层交换,也可以做七层交换。

  (二)

  负载均衡设备也常被称为"四到七层交换机",那么四层和七层两者到底区别在哪里?

  第一,技术原理上的区别。

  所谓四层负载均衡,也就是主要通过报文中的目标地址和端口,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。

  以常见的TCP为例,负载均衡设备在接收到第一个来自客户端的SYN 请求时,即通过上述方式选择一个最佳的服务器,并对报文中目标IP地址进行修改(改为后端服务器IP),直接转发给该服务器。TCP的连接建立,即三次握手是客户端和服务器直接建立的,负载均衡设备只是起到一个类似路由器的转发动作。在某些部署情况下,为保证服务器回包可以正确返回给负载均衡设备,在转发报文的同时可能还会对报文原来的源地址进行修改。




  所谓七层负载均衡,也称为“内容交换”,也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。

  以常见的TCP为例,负载均衡设备如果要根据真正的应用层内容再选择服务器,只能先代理最终的服务器和客户端建立连接(三次握手)后,才可能接受到客户端发送的真正应用层内容的报文,然后再根据该报文中的特定字段,再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式,决定最终选择的内部服务器。负载均衡设备在这种情况下,更类似于一个代理服务器。负载均衡和前端的客户端以及后端的服务器会分别建立TCP连接。所以从这个技术原理上来看,七层负载均衡明显的对负载均衡设备的要求更高,处理七层的能力也必然会低于四层模式的部署方式。

  第二,应用场景的需求。

  七层应用负载的好处,是使得整个网络更"智能化"。例如访问一个网站的用户流量,可以通过七层的方式,将对图片类的请求转发到特定的图片服务器并可以使用缓存技术;将对文字类的请求可以转发到特定的文字服务器并可以使用压缩技术。当然这只是七层应用的一个小案例,从技术原理上,这种方式可以对客户端的请求和服务器的响应进行任意意义上的修改,极大的提升了应用系统在网络层的灵活性。很多在后台,例如Nginx或者Apache上部署的功能可以前移到负载均衡设备上,例如客户请求中的Header重写,服务器响应中的关键字过滤或者内容插入等功能。

  另外一个常常被提到功能就安全性。网络中最常见的SYN Flood攻击,即黑客控制众多源客户端,使用虚假IP地址对同一目标发送SYN攻击,通常这种攻击会大量发送SYN报文,耗尽服务器上的相关资源,以达到Denial of Service(DoS)的目的。从技术原理上也可以看出,四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上;而七层模式下这些SYN攻击自然在负载均衡设备上就截止,不会影响后台服务器的正常运营。另外负载均衡设备可以在七层层面设定多种策略,过滤特定报文,例如SQL Injection等应用层面的特定攻击手段,从应用层面进一步提高系统整体安全。

  现在的7层负载均衡,主要还是着重于应用HTTP协议,所以其应用范围主要是众多的网站或者内部信息平台等基于B/S开发的系统。 4层负载均衡则对应其他TCP应用,例如基于C/S开发的ERP等系统。

  第三,七层应用需要考虑的问题。

  1:是否真的必要,七层应用的确可以提高流量智能化,同时必不可免的带来设备配置复杂,负载均衡压力增高以及故障排查上的复杂性等问题。在设计系统时需要考虑四层七层同时应用的混杂情况。

  2:是否真的可以提高安全性。例如SYN Flood攻击,七层模式的确将这些流量从服务器屏蔽,但负载均衡设备本身要有强大的抗DDoS能力,否则即使服务器正常而作为中枢调度的负载均衡设备故障也会导致整个应用的崩溃。

  3:是否有足够的灵活度。七层应用的优势是可以让整个应用的流量智能化,但是负载均衡设备需要提供完善的七层功能,满足客户根据不同情况的基于应用的调度。最简单的一个考核就是能否取代后台Nginx或者Apache等服务器上的调度功能。能够提供一个七层应用开发接口的负载均衡设备,可以让客户根据需求任意设定功能,才真正有可能提供强大的灵活性和智能性。

  (本节出自 “ADC技术博客” 博客,请务必保留此出处http://virtualadc.blog.51cto.com/3027116/591396)





相关实践学习
每个IT人都想学的“Web应用上云经典架构”实战
本实验从Web应用上云这个最基本的、最普遍的需求出发,帮助IT从业者们通过“阿里云Web应用上云解决方案”,了解一个企业级Web应用上云的常见架构,了解如何构建一个高可用、可扩展的企业级应用架构。
相关文章
|
存储 缓存 固态存储
SSD的原理和结构简介
SSD如淡雅之兰花,寻求内外统一,内涵与外在俱佳,除了英俊潇洒的外表,内在的魅力同样不可抵挡。
|
10月前
|
运维 Kubernetes 调度
智能运维接管微服务:别再靠人肉救火了!
智能运维接管微服务:别再靠人肉救火了!
288 25
|
存储 缓存 Java
SpringBoot-2-3-x分层构建Docker镜像实践 上
SpringBoot-2-3-x分层构建Docker镜像实践
SpringBoot-2-3-x分层构建Docker镜像实践 上
|
NoSQL Linux Apache
2025年10大主流开源协议全解析与开源战略的商业价值-优雅草卓伊凡
2025年10大主流开源协议全解析与开源战略的商业价值-优雅草卓伊凡
1664 8
|
缓存 网络协议 安全
常见的DNS记录类型总结
【6月更文挑战第17天】DNS记录类型:A(IPv4)、AAAA(IPv6)、CNAME(别名)、MX(邮件路由)、TXT(文本信息)和NS(DNS服务器指定)。常见DNS攻击有DDoS、DNS缓存中毒、域名劫持和查询嗅探。防护措施包括使用防火墙、安全软件,选择安全DNS服务,定期检查更新服务器,避免旧版软件,及时响应异常。
1264 1
|
Java Spring 容器
DI依赖注入的几种手段
本内容介绍了依赖注入的四种方式:构造器注入、接口注入、Setter注入和注解注入,并重点比较了Spring中的@Autowired与Java标准注解@Resource的区别,包括来源和依赖查找策略。
527 0
|
Kubernetes API 调度
在K8S中,各个组件及其作用是什么?
在K8S中,各个组件及其作用是什么?
|
存储 缓存 Docker
Docker系列.Docker镜像分层原理
Docker系列.Docker镜像分层原理
1426 4
|
SQL 运维 关系型数据库
数据库自治服务DAS:云数据库高效运维的最佳拍档
数据库自治服务DAS是阿里云推出的高效运维解决方案,旨在简化复杂数据库管理。DAS基于机器学习和专家经验,提供自修复、自防护、自优化功能,涵盖多源数据库支持、丰富的应用场景及端到端运维能力。其企业版引入AI技术,实现智能诊断与优化,显著提升数据库稳定性、安全性和性能。通过自动化处理常见问题,如SQL优化、容量规划等,DAS大幅降低人工干预需求,缩短故障恢复时间,助力企业实现高效、智能化的数据库运维管理。
1144 2
|
监控 安全 数据中心
基于Intel RDT平台技术的系统资源隔离能力提升|龙蜥大讲堂103期
龙蜥大讲堂103期探讨了基于Intel RDT平台技术在Koordinator项目NRI模式中提升系统资源隔离能力。课程分为三部分:1) NRI与Koordinator,介绍NRI框架及其应用;2) RDT与Koordinator,讲解RDT技术如何优化资源分配,提高集群效率;3) RDT技术发展,展望未来RDT技术的演进方向及在Koordinator中的集成进展。
395 0