负载均衡架构及实现方式(3大主流架构)

负载均衡是大型架构的必备技能，下面我重点来详解负载均衡架构@mikechen

单层负载均衡架构

用户请求直接到达 负载均衡器（如 ：Nginx），再由它将请求转发到后端服务。

 

工作流程：

用户发送 HTTP/HTTPS 请求。

Nginx 接收请求并进行 SSL 卸载、解密（如果是 HTTPS）。

Nginx 根据 URL、HTTP 头等信息进行路由判断。

Nginx 将请求转发给最终的后端服务。

适用场景：

中小规模应用：流量、并发量相对较低，不需要复杂的流量管理。

快速启动：架构简单，部署和配置都非常快。

 

 

双层负载均衡架构

为了解决单层架构的单点故障、和性能瓶颈问题，双层负载均衡架构应运而生。

用户请求
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   V
[L4 负载均衡器集群 (LVS/云LB)]
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   V
[L7 负载均衡器集群 (Nginx/Envoy/HAProxy)]
   |
   V
[后端应用服务集群]

请求从用户发起，依次经过 L4 层负载均衡、L7 层负载均衡，最后到达后端应用服务集群。

L4 负载均衡器（工作在 TCP/IP 协议层）只处理请求的 网络连接，它不关心 HTTP/HTTPS 的具体内容。

典型实现：LVS（Linux Virtual Server）、云厂商提供的 Layer-4 负载均衡（例如阿里云、AWS 的经典/网络负载均衡）。

L7 负载均衡器（如 Nginx）可以部署在多台廉价的服务器上，形成一个集群。

它们可以专注于处理业务逻辑，实现更精细的流量控制。

 

多层负载均衡架构

多层负载均衡架构是为解决超大规模、全球化业务挑战而设计的复杂系统。

它在双层架构（L4+L7）的基础上，引入了更多的层次和组件，以实现跨地域容灾、就近接入、和更精细的服务治理。

如下图所示：

整体工作流程，如下：

用户请求
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   V
[第1层: 全局负载均衡 (GSLB/DNS)] -> 实现跨地域、跨数据中心流量分发
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   V
[第2层: 边缘负载均衡 (CDN/边缘节点)] -> 静态内容分发，动态请求就近转发
   |
   V
[第3层: 数据中心入口 (L4 负载均衡)] -> 处理海量TCP连接，分发至L7集群
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   V
[第4层: 应用网关 (L7 负载均衡/微服务网关)] -> 集中路由、限流、安全认证
   |
   V
[第5层: 服务网格 (Service Mesh)] -> 实现微服务间的智能负载均衡与治理
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   V
[后端应用服务集群]

多层负载均衡架构，通常是超大型互联网公司为了应对全球化、高并发、和复杂分布式系统挑战而采取的终极解决方案。