13. 代理与负载均衡
13. 代理与负载均衡
代理（Proxy）
代理（Proxy）是位于客户端和目标服务器之间的中介设备或程序。它可以根据不同的需求，代理客户端的请求或响应。代理能够隐藏客户端的真实信息、缓存请求、访问控制、加速响应等。代理服务器根据不同的功能可以分为正向代理和反向代理。
正向代理
正向代理是指客户端通过代理服务器访问外部资源。在此过程中，代理服务器代表客户端发送请求并返回结果，常见的正向代理应用场景有：
- VPN（虚拟专用网络）：VPN 是一种常见的正向代理，它通过加密传输保护客户端的隐私，并能让客户端访问受限区域的网络。
- 公司网关：在企业内部，正向代理通常用于控制员工访问外部网络。公司网关充当客户端与外部网络之间的代理，控制访问权限、记录流量和阻止有害内容。
反向代理
反向代理是代理服务器位于客户端和一组服务器之间。客户端请求反向代理，而反向代理将请求转发到后端的真实服务器。反向代理的主要作用是隐藏后端服务器的具体位置和信息，同时可以进行负载均衡、缓存、SSL 终止等操作。
- CDNs（内容分发网络）：CDN 通过反向代理缓存静态内容，将用户的请求引导到距离最近的节点。CDN 可以有效提高访问速度，并减轻源服务器的压力。
- 负载均衡器（Load Balancer）：负载均衡器也是反向代理的应用，通过将用户请求分发到多个后端服务器上，提升系统的处理能力和可用性。
负载均衡器（Load Balancer）
负载均衡器是用于分配客户端请求的设备或软件，它将请求合理地分配到多台后端服务器上，从而避免单一服务器的过载，确保高可用性和高性能。
原理
负载均衡的核心思想是通过策略将流量分配给多个服务器，以提高性能和可靠性。负载均衡器充当客户端和后端服务器之间的中介，接收请求后根据选择的策略将请求分发到合适的服务器。
常见的负载均衡策略
- 轮询（Round Robin）：将请求依次分配给服务器，适用于每台服务器性能相近的场景。
- 加权轮询（Weighted Round Robin）：根据服务器的处理能力或负载情况，分配更多的请求给更强的服务器。
- 最少连接数（Least Connections）：将请求分配给当前连接数最少的服务器，适用于负载均衡较为动态的情况。
- 地理位置（Location）：根据用户的地理位置选择最合适的服务器，通常配合 CDN 使用。
- 哈希（Hashing）：通过客户端 IP、请求路径等信息生成哈希值，将请求固定路由到某个特定服务器，适用于需要会话保持的场景。
负载均衡的分类
负载均衡器可以根据所操作的网络层级分为不同的类型：
- Layer 4 负载均衡：操作在传输层（TCP），基于 IP 地址和端口号来决定请求的转发。其优点是速度快，且实现简单，但无法查看应用层的数据。
- Layer 7 负载均衡：操作在应用层（HTTP），可以分析请求的具体内容，如 URL、请求头等，基于内容来进行智能路由。其缺点是处理速度较慢，但可以实现更灵活和复杂的负载均衡策略。
备用负载均衡器
为了确保高可用性，一般会使用多个负载均衡器的备份方案。当一个负载均衡器发生故障时，另一个负载均衡器可以接管流量，保证服务持续运行。
常见的负载均衡器
- Nginx：Nginx 是一款开源的高性能 HTTP 和反向代理服务器，同时也可以作为负载均衡器使用。它支持多种负载均衡算法，并且配置灵活，广泛用于大规模的 Web 应用中。
- AWS Elastic Load Balancing（ELB）：AWS 提供的云负载均衡服务，可以自动调节负载，支持自动扩展功能。它可以处理 HTTP/HTTPS 请求，也支持基于 TCP 和 UDP 的负载均衡。
- Google Cloud Load Balancing：GCP 提供的负载均衡解决方案，支持全球范围内的流量分配，并提供智能路由、自动扩展等功能。