负载均衡架构技术详解(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

负载均衡

负载均衡(Load Balancing):是分布式架构的核心技术。

负载均衡是一种将网络请求或数据流量,高效、均匀地分配到多个服务器(后端服务)上的技术。

负载均衡架构技术详解(3大主流架构)-mikechen

通过将请求分散到多台服务器,可以避免单台服务器因处理过多请求而过载,从而提高整体的响应速度和吞吐量。

当某台服务器出现故障时,负载均衡器会自动将其从服务池中移除,并将流量导向健康的服务器,确保服务不中断。

 

负载均衡架构模式

根据负载均衡器部署的层次和数量,可以分为三种主要的架构模式:单层、双层和多层负载均衡。

如下图所示:

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选择哪种架构取决于流量规模、可用性要求、安全合规、网络拓扑、成本预算和运维能力。

 

单层负载均衡

单层负载均衡是最简单的部署模型:所有进入的请求都经由一组负载均衡节点。

通常是一个逻辑层,直接分发到后端服务器或服务实例。

这个“层”可以是硬件(如F5)、软件(如Nginx、HAProxy)、或云提供的负载均衡服务。

这些负载均衡器会根据设定的算法(如轮询、最少连接、哈希。。。等),将请求转发给后端服务器。

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优点:

部署和运维简单:拓扑清晰,易于理解和管理。

成本较低:只需一组负载均衡资源。

缺点:

如果该层规模或冗余设计不足,可能成为单点瓶颈(需要HA部署、与健康检查)。

适用场景:

适合中小规模业务或内部系统。

 

双层负载均衡

双层架构在单层的基础上增加了额外的负载均衡器层,通常用于分离不同类型的流量。

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第一层(全局负载均衡)

这层通常处理外部流量,并将其分发到不同的数据中心或区域。

它主要用于实现地理位置上的负载均衡,通常是基于域名解析(DNS)或 HTTP 重定向。

第二层(本地负载均衡)

每个数据中心内部都有自己的负载均衡器,负责将流量分发到该数据中心内部的后端服务器。

优点:

横向扩展性强,可轻松支撑大规模业务。

同时兼顾高性能(L4)和灵活性(L7)。

缺点:

架构复杂度增加,多层配置和运维复杂,需做好链路可观测性与调试工具。

适用场景:

中大型互联网应用、SaaS平台、对外API服务。

需要同时满足高并发、和复杂路由策略的系统。

 

多层负载均衡

多层负载均衡:是指在系统中存在三层或更多层次的流量分发与路由组件,通常出现在大型分布式系统。

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第一层(全局):基于 DNS 或 GSLB,把用户请求引导到最近/最优的机房。

第二层(区域):机房内部再用 L4/L7 做流量分流。

第三层(服务内部):微服务或容器内部,再由 Service Mesh / K8S Service 做内部流量治理。

优点

具备 超大规模流量承载能力。

提供跨地域容灾能力(如主备机房切换)。

支持多级流量控制与治理(限流、灰度发布、A/B 测试)。

缺点

架构复杂度最高,建设和运维成本大。

对监控、容灾、网络稳定性要求极高。

应用场景

跨国公司全球化业务,国内超大规模互联网平台(如电商双 11、短视频平台)。

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