一、简介
负载均衡技术是互联网行业的重要组成部分,它通过将流量分配到多个服务器上来确保应用的高可用性和高性能,本书《负载均衡:高并发网关设计原理与实践》由爱奇艺网络虚拟化团队编写,于2022年3月由电子工业出版社出版,书号为ISBN 978-7-121-42886-9,定价89元,共212页。
二、主要内容
第1章 负载均衡
1.1 从数据中心说起
数据中心的发展历史: 从早期的服务器机房发展到如今的超融合数据中心架构和大型互联网架构,数据中心在计算能力和网络性能上不断提升。
超融合数据中心架构和大型互联网架构: 现代数据中心采用超融合架构,集成计算、存储和网络功能,提升资源利用率和管理效率。
1.2 负载均衡必要性分析
负载均衡的作用: 通过流量分配,提高系统的性能和可靠性。
场景需求: 适用于高流量网站、大型电商平台以及需要高可用性的企业系统。
1.3 负载均衡的产生
负载均衡的历史: 从简单的硬件设备到复杂的软件定义解决方案,负载均衡技术经历了长足的发展。
负载均衡的现状: 当前主流的负载均衡技术包括四层(L4)和七层(L7)负载均衡。
负载均衡面临的挑战: 如何应对大规模流量、提高安全性和优化性能。
1.4 负载均衡的原理
四层负载均衡的原理: 基于IP地址和端口号进行流量转发,工作在OSI模型的传输层。
七层负载均衡的原理: 基于内容(如URL、Cookie等)进行流量分配,工作在OSI模型的应用层。
1.5 典型的负载均衡器介绍
LVS: 一种高性能、自由的负载均衡软件,支持四层和七层的负载均衡。
Nginx: 一款广泛应用的七层负载均衡器,具备高性能和灵活的配置选项。
第2章 负载均衡详细介绍
2.1 四层负载均衡技术
经典四层负载均衡器LVS的相关术语: 包括调度算法、转发模式等。
LVS转发模式及配置实例: 详细介绍了NAT模式、DR模式和隧道模式的配置方法。
不同协议下的负载均衡: 如何在不同网络协议下实现负载均衡。
获取真实的客户端IP地址和端口信息: 确保服务器能获取到真实客户端的信息。
2.2 七层负载均衡技术
经典七层负载均衡器Nginx的部署架构: Nginx作为反向代理和负载均衡器的架构设计。
Nginx转发粒度控制: 如何精细控制转发规则以实现不同的负载均衡策略。
获取真实的客户端IP地址和端口信息: 确保后端服务器能获取到真实的客户端信息。
2.3 Real Server调度算法
轮询(RR): 按顺序轮流将请求分配给每台服务器。
加权轮询(WRR): 根据权重轮流分配请求,权重高的服务器分配更多请求。
最少连接调度(LC): 优先将请求分配给连接数最少的服务器。
加权最少连接调度(WLC): 结合权重和连接数进行调度。
一致性哈希(CONNHASH): 通过哈希环实现请求的均匀分布。
连接模板: 预定义连接处理逻辑以提高处理效率。
第3章 负载均衡功能
3.1 基本功能特性
负载均衡器的网络结构: 负载均衡器在网络拓扑中的部署位置和角色。
提供外网VIP和流量均衡: 对外提供统一的访问入口,并实现流量均衡。
提供内网VIP和IDC内部服务: 在内网中分发流量,优化资源利用。
使用SNAT集群提供外网访问: 通过网络地址转换实现外网访问。
使用SNAT隧道服务无外网出口的IDC: 为没有外网出口的数据中心提供访问通道。
服务隔离和安全控制: 确保不同服务之间的隔离和安全。
3.2 高可用性
使用Keepalived做健康检查: 通过健康检查保障节点的可用性。
使用VRRP实现主备: 虚拟路由冗余协议实现主备切换。
使用ECMP实现集群化: 等价多路径实现流量分担。
使用网卡绑定扩展单网卡流量: 提升单台服务器的网络吞吐量。
3.3 高可扩展性
扩展负载均衡器: 水平扩展负载均衡器以应对更大流量。
扩展后端服务器: 增加后端服务器数量以提升处理能力。
3.4 使用BGP Anycast实现多个IDC负载均衡和机房灾备
通过BGP Anycast技术实现跨数据中心的负载均衡和灾备。
第4章 现有负载均衡器比较
4.1 四层负载均衡器
硬件实现: 传统硬件负载均衡设备的性能和特点。
软件实现:Linux Virtual Server (LVS): LVS的工作原理和优势。
软件实现方案对比: LVS与其他四层负载均衡方案的比较。
4.2 七层负载均衡器
硬件实现: 传统硬件七层负载均衡设备的性能和特点。
软件实现:HAProxy: HAProxy的工作原理和优势。
实现方案对比:F-Stack与Nginx: F-Stack和Nginx的对比分析。
第5章 负载均衡与云计算
5.1 负载均衡与弹性计算
探讨负载均衡在云计算环境中如何实现弹性计算。
5.2 跨区域调度与容灾
跨区域调度的策略和容灾方案的设计。
5.3 API Gateway
API网关在微服务架构中的角色和实现方式。
第6章 网络协议优化
6.1 TCP协议优化
TCP协议的优化技术和方法。
6.2 TLS/HTTPS协议优化
TLS/HTTPS协议的性能问题及优化方案,包括Session ID、Session Ticket、False-Start、TLS1.3协议、硬件加速卡和自动化数字证书管理。
6.3 HTTP协议优化和HTTP2.0
HTTP协议的优化方法和HTTP2.0的新特性。
6.4 基于UDP的传输协议优化
UDP协议的优化技术和QUIC协议的介绍。
6.5 DNS协议优化
DNS协议的优化方法和实践。
第7章 性能优化
7.1 主要性能指标
衡量负载均衡性能的关键指标。
7.2 性能挑战与分析
常见的性能挑战及其分析方法。
7.3 高性能四层负载均衡关键技术
Kernel Bypass技术与DPDK: 绕过内核态,提高数据包处理效率。
Share-Nothing思想: 无状态设计提高系统的扩展性。
避免上下文切换: 减少CPU上下文切换带来的开销。
使用轮询而非中断: 提高数据处理效率。
避免数据复制: 减少数据复制操作,降低延迟。
其他技术: 包括硬件加速和其他优化技术。
7.4 使用DPDK加速四层负载均衡
高性能负载均衡器的架构: DPDK在负载均衡中的应用架构。
高性能负载均衡器功能模块: DPDK功能模块的详细描述。
数据流大图: DPDK数据流处理流程图示。
项目开源的缘由和一些经验: DPDK项目的开源背景和实践经验分享。
7.5 七层负载均衡性能优化
Nginx调优: Nginx配置和性能调优技巧。
内核参数调优: Linux内核参数的调整对性能的影响。
利用最新内核的特性: 最新内核特性在性能优化中的应用。
利用硬件卸载: 硬件卸载技术在负载均衡中的应用。
7.6 性能测试环境与数据
大并发测试环境: 搭建大规模的并发测试环境。
四层负载均衡性能数据: 四层负载均衡的性能测试数据。
七层负载均衡性能数据: 七层负载均衡的性能测试数据。
大容量网卡: 大容量网卡在性能优化中的作用。
第8章 安全设计
8.1 数据中心面临的安全问题
数据中心常见的安全威胁和挑战。
8.2 Syn-flood攻击与防御
Syn-flood攻击的原理和防御措施。
8.3 DDoS与流量清洗
DDoS攻击的类型和流量清洗技术。
8.4 黑名单与ACL
黑名单和访问控制列表(ACL)的配置和应用。
8.5 WAF(Web应用防火墙)
WAF的工作原理和在负载均衡中的应用。
第9章 负载均衡实践
9.1 服务配置部署
主备模式与集群模式: 主备模式和集群模式的配置方法。
部署FullNAT外网集群: FullNAT外网集群的部署步骤。
部署FullNAT内网集群: FullNAT内网集群的部署步骤。
部署DR集群: 直接路由(DR)集群的部署步骤。
部署SNAT集群: 网络地址转换(SNAT)集群的部署步骤。
部署SNAT-GRE集群: SNAT和通用路由封装(GRE)集群的部署步骤。
部署Nginx集群: Nginx集群的部署步骤。
9.2 监控与故障分析
负载均衡监控指标及基本监控: 关键监控指标和基本监控方法。
监控数据成图: 监控数据的可视化展示。
线上故障及排查实例: 实际故障案例分析和排查方法。
SLA简介: 服务水平协议(SLA)的基本概念和作用。
服务自助化: 服务自助化平台的建设和使用。
服务告警: 告警系统的设计和实现。
流量异常检测: 流量异常检测的方法和工具。
集群性能分析: 集群性能分析的方法和工具。
负载均衡与Kubernetes云原生: 负载均衡在Kubernetes中的应用。
Ingress: Ingress控制器的配置和使用。
SNAT出网访问: NAT出网访问的配置和优化。
边缘计算: 边缘计算中的负载均衡应用。
第10章 展望
简要展望负载均衡技术的未来发展趋势,包括新技术的应用和未来挑战。
到此,以上就是小编对于“负载均衡出版社”的问题就介绍到这了,希望介绍的几点解答对大家有用,有任何问题和不懂的,欢迎各位朋友在评论区讨论,给我留言。
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