說在前面的話

負載均衡（LoadBalance）的字面意思是將工作負載分擔到多個工作單元上進行執行，它建立在現有網絡結構之上，是構建分布式服務、大型網絡應用的關鍵組件。

近十幾年來，負載均衡技術層出不窮，令人眼花繚亂。如果問身邊的技術人員什麼是負載均衡，我們可能會得到許多不同的答案。

運維人員可能認為負載均衡是單位購買的F5設備，網絡管理員可能認為負載均衡是DNS分地域的用戶調度，內核研發人員可能認為負載均衡是Linux內核提供的LVS功能，後端開發人員可能認為負載均衡是Nginx、HAProxy等為後端業務提供的具有反向代理功能的軟體。

似乎大家都知道負載均衡是什麼，但又很難給出一個統一的標準答案。事實上，負載均衡技術廣泛應用於從數據中心到業務實現的各個層次。不同技術分工下的工程師對負載均衡的理解如盲人摸象，很難窺探這個技術的全貌。

本文介紹

本篇的目的並不是詳盡地列舉出所有負載均衡技術，而是通過對常用負載均衡技術的分析，希望讀者了解負載均衡技術的架構和原理，並在此基礎上指導讀者設計、優化自己的負載均衡器，構建自己的負載均衡服務。

概括來說，本文有兩個主要目的，一個是介紹常用的負載均衡技術的功能、原理、應用和服務構建方案；另一個是介紹負載均衡服務的性能優化，以滿足日益增長的業務流量和並發訪問需求。

希望讀者在閱讀本文後，不僅能夠理解、掌握負載均衡技術的基礎原理，而且能夠獨立構建和維護一套穩定、高可用、高性能的，可以在生產環境下使用的負載均衡服務。

此外，研發人員可以通過本文介紹的負載均衡性能優化技術改善服務的性能，從而達到節約成本、提高生產效率的目的。

本文包含的主要內容

本文總共包含10章的內容，第1章負載均衡概述，第2章負載均衡詳細介紹，第3章負載均衡功能，第4章現有負載均衡器比較，第5章負載均衡與雲計算，第6章網絡協議優化，第7章性能優化，第8章安全設計，第9章負載均衡實踐，第10章展望。

第1章負載均衡概述，數據中心是整個行業發展的基礎。服務的可擴展性、實時性、高可用性及安全等方面會進一步對數據中心提出挑戰，這就使得企業面臨數據中心基礎設施需要不斷升級、擴展甚至重構的壓力。本章先介紹一下數據中心的發展歷史及其架構設計。

第2章負載均衡詳細介紹，通過第1章的介紹，我們對負載均衡技術的產生背景和典型負載均衡器有了一定的了解，本章會在第1章提到的兩種負載均衡技術的典型案例（LVS和Nginx）的基礎上具體介紹負載均衡技術的實現原理，並給出一些實際使用時的配置實例以供參考。

第3章負載均衡功能，本章首先會詳細介紹負載均衡的一些基本功能特性，包括虛擬IP、流量均衡、反向代理、SNAT訪問等，並相應給出典型的實現架構，在此基礎上會深入探討負載均衡的高可用性問題和集群化方法，還會討論負載均衡集群和應用伺服器的高擴展性能的具體實現，最後介紹使用BGP Anycast實現多IDC負載均衡和機房災備這種跨機房、跨地區的高可用性解決方案。

第4章現有負載均衡器比較，通過對前3章內容的討論，我們對於負載均衡技術有了技術和功能層面上的了解，同時，熟悉了一部分主流負載均衡器的架構。本章主要介紹現有的負載均衡器，包括軟體及硬體兩種實現方式的負載均衡器，並對一些比較典型的負載均衡器進行性能對比，以便對負載均衡技術有更完整的認知。

第5章負載均衡與雲計算，本章首先介紹負載均衡和彈性計算結合的落地系統：Kubernetes（K8S）中的Ingress；然後介紹彈性計算的計算資源跨區域調度與容災的解決方案，其中，跨區域調度與容災是實現無限的計算資源的一個很重要的因素；最後介紹微服務架構API Gateway，API Gateway通過將一個大型的服務解耦成許多小服務，使其能夠在某一個微服務資源變動時，無須對整個服務進行更新，僅更新該微服務對應的資源配置，能夠很好地和彈性計算相結合。同時，在APIGateway的實現技術中，我們也可以使用負載均衡技術來調度獲取某類微服務的實例。

第6章網絡協議優化，本章將主要介紹愛奇藝在生產環境中用到的一些TLS/HTTPS優化手段，以及QUIC協議的落地。其中，QUIC協議是基於UDP的傳輸協議，所以本章也對UDP傳輸協議的優化進行了相關介紹。此外，本章也對其他協議（如TCP、HTTP、DNS）的優化方法進行了簡要介紹。

第7章性能優化，在第6章中，我們了解了如何通過協議的優化來改善服務質量，本章主要探討如何對負載均衡器進行性能優化。首先明確性能指標所涵蓋的主要內容；其次分析一下性能方面的挑戰，也就是我們需要優化的地方；再次介紹四層負載均衡技術實現性能優化的相關技術，並重點介紹使用DPDK加速四層負載均衡器LVS的實踐方案DPVS；最後介紹七層負載均衡的優化方法，針對優化後的負載均衡器進行性能測試，並進行對比。

第8章安全設計，從第6章和第7章中，我們了解了網絡協議及負載均衡器的性能優化方法，那麼在本章中，我們將來討論一下，在這個數據爆炸的背景下，如何進行數據中心的安全防護。本章會先介紹一下目前數據中心存在的安全問題，然後介紹Syn-flood攻擊及DoS攻擊，最後介紹兩種防禦措施，即黑名單與ACL機制及WAF防火牆機制。

第9章負載均衡實踐，通過對前面幾章內容的學習，我們了解了負載均衡技術的起源、發展、實現原理及現有的負載均衡技術，同時對與網絡服務相關的性能優化及安全設計進行了討論。此外，我們了解到愛奇藝開源方案DPVS在負載均衡方面的表現十分突出。那麼，本章就從服務配置部署、監控與故障分析、服務SLA、集群性能分析、負載均衡與Kubernetes雲原生，以及邊緣計算幾個方面進行探討，進一步了解愛奇藝內部是如何將該負載均衡實踐方案落地的。

第10章展望。現在，網際網路技術正以前所未有的驚人速度發生著變化，虛擬化、雲計算、微服務、雲原生、Serverless等新的技術正在改變著傳統的服務架構。

在這些技術浪潮的推動下，作為現代分布式系統的核心技術之一的網絡負載均衡技術也在潛移默化中不斷進化。本章將簡單討論未來網絡負載均衡技術的一些發展趨勢。

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能幫到一個是一個，想要學習提升就要早規劃早學習，大環境雖然很卷，大廠雖然都在裁員，但是有能力才不會被淘汰，優勝劣汰，適者生存，希望大家能夠理解。