背景

我們在使用負(fù)載均衡器的時候，往往會聽到七層負(fù)載或四層負(fù)載這兩個名詞，許多負(fù)載均衡軟件提供的方式也不同，那么七層和四層區(qū)別在哪呢？為什么有的支持有的不支持呢？

負(fù)載均衡簡介

負(fù)載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，提供了一種廉價有效透明的方法擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。

簡單來講：負(fù)載均衡將大量的并發(fā)處理轉(zhuǎn)發(fā)給后端多個節(jié)點(diǎn)處理，減少工作響應(yīng)時間；處理完成后返回給負(fù)載均衡器，再返回給用戶。目前負(fù)載均衡大多數(shù)用于提高諸如在Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器和其他關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器上的Internet服務(wù)器陳股的可用性和可伸縮性。

負(fù)載均衡分類

• 二層負(fù)載：一般是虛擬Mac地址方式，外部對虛擬MAC地址請求，負(fù)載均衡接收后分配后端實(shí)際的MAC地址響應(yīng)。(mac)
• 三層負(fù)載：一般采用虛擬IP地址方式，外部對虛擬的IP地址請求，負(fù)載均衡器接收后分配后端實(shí)際的IP地址相應(yīng)。(ip)
• 四層負(fù)載：在三層負(fù)載的基礎(chǔ)之上，用ip+端口接收請求，再轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的機(jī)器(tcp)
• 七層負(fù)載：根據(jù)虛擬的URL或IP，主機(jī)名接收請求，再轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理服務(wù)器。(如http)

負(fù)載均衡算法

• 輪詢
• 權(quán)重輪詢
• 隨機(jī)
• 權(quán)重隨機(jī)
• 響應(yīng)速度
• 最少連接數(shù)
• 處理能力
• DNS相應(yīng)

四層負(fù)載

四層負(fù)載就是基于IP+Port的負(fù)載均衡；在三層負(fù)載的基礎(chǔ)之上，通過發(fā)布三層的IP地址，然后加上四層的端口號，來決定哪些流量需要做負(fù)載均衡。 四層負(fù)載均衡器主要分析IP和TCP/UDP層，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；但是它不理解應(yīng)用層協(xié)議，也就是我們常常提到的HTTP協(xié)議，其他協(xié)議如FTP、Mysql協(xié)議等。

支持四層負(fù)載的軟硬負(fù)載均衡器

F5、nginx、lvs、haproxy

七層負(fù)載

七層負(fù)載均衡基于虛擬的URL或主機(jī)IP的負(fù)載均衡：在四層負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上(沒有四層負(fù)載就不可能有七層負(fù)載)，再考慮應(yīng)用層的特征，比如同一個web服務(wù)器的負(fù)載均衡，除了根據(jù)vip和80端口辨別是否需要處理的流量，還可以根據(jù)七層的URL、瀏覽器類別、語言來決定是否需要進(jìn)行負(fù)載均衡。

七層負(fù)載均衡器除了支持四層負(fù)載均衡以外，還有分析應(yīng)用層的信息，如HTTP協(xié)議URI或Cookie信息，實(shí)現(xiàn)七層負(fù)載均衡。此種負(fù)載均衡器能理解應(yīng)用協(xié)議。(所以支持Mysql，RabbitMQ等協(xié)議的負(fù)載)

支持七層負(fù)載的軟硬件負(fù)載均衡器

haproxy、nginx

總的來說，一般是lvs做四層負(fù)載；nginx做7層負(fù)載(默認(rèn)只支持HTTP反向代理，可以考慮加入nginx_tcp_proxy_module模塊實(shí)現(xiàn)對tcp的代理)；haproxy比較靈活7層負(fù)載和四層負(fù)載都能做。

七層負(fù)載最關(guān)注的是Http協(xié)議，對其他協(xié)議關(guān)注度并不是很高，其他如Mysql、RabbitMQ等中間件的負(fù)載可以考慮使用四層負(fù)載，因?yàn)樗膶迂?fù)載是基于IP+端口的負(fù)載，這個往往就夠了。

四層和七層的對比

第一，技術(shù)原理上的區(qū)別

所謂四層負(fù)載均衡，也就是主要通過報文中的目標(biāo)地址和端口，再加上負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置的服務(wù)器選擇方式，決定最終選擇的內(nèi)部服務(wù)器。

以常見的TCP為例，負(fù)載均衡設(shè)備在接收到第一個來自客戶端的SYN 請求時，即通過上述方式選擇一個最佳的服務(wù)器，并對報文中目標(biāo)IP地址進(jìn)行修改(改為后端服務(wù)器IP)，直接轉(zhuǎn)發(fā)給該服務(wù)器。

TCP的連接建立，即三次握手是客戶端和服務(wù)器直接建立的，負(fù)載均衡設(shè)備只是起到一個類似路由器的轉(zhuǎn)發(fā)動作。在某些部署情況下，為保證服務(wù)器回包可以正確返回給負(fù)載均衡設(shè)備，在轉(zhuǎn)發(fā)報文的同時可能還會對報文原來的源地址進(jìn)行修改。

4層

所謂七層負(fù)載均衡，也稱為“內(nèi)容交換”，也就是主要通過報文中的真正有意義的應(yīng)用層內(nèi)容，再加上負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置的服務(wù)器選擇方式，決定最終選擇的內(nèi)部服務(wù)器。

七層負(fù)載均衡明顯的對負(fù)載均衡設(shè)備的要求更高，處理七層的能力也必然會低于四層模式的部署方式。

7層

第二，應(yīng)用場景的需求

七層應(yīng)用負(fù)載的好處，是使得整個網(wǎng)絡(luò)更"智能化"。

對圖片、靜態(tài)資源做緩存、對header重寫、對url重寫、對請求進(jìn)行校驗(yàn)、做黑白名單等等

總體對比

1.智能性 七層負(fù)載均衡由于具備OIS七層的所有功能，所以在處理用戶需求上能更加靈活，從理論上講，七層模型能對用戶的所有跟服務(wù)端的請求進(jìn)行修改。例如對文件header添加信息，根據(jù)不同的文件類型進(jìn)行分類轉(zhuǎn)發(fā)。四層模型僅支持基于網(wǎng)絡(luò)層的需求轉(zhuǎn)發(fā)，不能修改用戶請求的內(nèi)容。

2.安全性 七層負(fù)載均衡由于具有OSI模型的全部功能，能更容易抵御來自網(wǎng)絡(luò)的攻擊；四層模型從原理上講，會直接將用戶的請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端節(jié)點(diǎn)，無法直接抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊。

3.復(fù)雜度 四層模型一般比較簡單的架構(gòu)，容易管理，容易定位問題；七層模型架構(gòu)比較復(fù)雜，通常也需要考慮結(jié)合四層模型的混用情況，出現(xiàn)問題定位比較復(fù)雜。

4.效率比 四層模型基于更底層的設(shè)置，通常效率更高，但應(yīng)用范圍有限；七層模型需要更多的資源損耗，在理論上講比四層模型有更強(qiáng)的功能，現(xiàn)在的實(shí)現(xiàn)更多是基于http應(yīng)用。

總結(jié)

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