什么是网络负载平衡？ 2025年可扩展网站性能指南

随着时间的流逝，网站和应用程序将面临前所未有的交通量。随着AI驱动工具，云本地应用，物联网生态系统和远程劳动力的兴起，保持无缝的数字体验已成为一个问题。网络负载平衡是管理当今IT系统流量的重要策略。

那么，什么是网络负载平衡？ NLB跨多个服务器分发传入的网络流量，以防止过载，提高可靠性和加速响应时间。该深度指南将帮助您理解：

• 什么是网络负载平衡及其工作原理
• 不同类型的网络负载平衡器和算法
• 网络负载平衡的最佳实践和好处
• 流行的负载平衡工具和平台
• 未来趋势塑造NLB

无论是SaaS平台，高流量的电子商务商店还是实时视频流服务，用户都期望即时响应能力，最少的停机时间和一致的性能。组织必须确保其基础设施具有弹性，可扩展性和耐断层的耐受性，以满足这些高期望。这就是网络负载平衡（NLB）的来源。让我们开始详细指南。

什么是网络负载平衡？您需要知道的一切

网络负载平衡（NLB）将传入的流量传播到多个服务器上，因此没有单个服务器被超载。它在OSI模型的传输层（第4层）上工作，这意味着它通过TCP，UDP和FTP等通用连接发送发送的数据。这有助于网站和应用程序保持快速和可用，即使流量很多。

从网站和应用程序到游戏服务器和物联网平台，NLB都用于多种数字生态系统。与应用程序负载平衡（基于URL或会话数据的路由）不同，NLB专注于IP地址和端口。通过智能分发流量，NLB确保

没有一个服务器不知所措

性能仍然很高

基础架构变得容易失真

网络负载平衡与应用程序负载平衡

在实际情况下，通常将NLB和ALB一起使用，尤其是在微服务体系结构中。这是NLB和Alb之间的区别，

为什么网络负载平衡在2025年很重要？

当今快速发展的数字世界需要网站和在线服务才能完美地表现。即使在突然的交通峰值或大量使用期间，用户也期望即时访问，平稳的性能和零停机时间。无论他们是在线购物，流式传输内容还是使用AI驱动的应用程序，他们都希望获得更快的体验。

网络负载平衡有助于在多个服务器上分布Internet流量的流动，以使所有内容顺利运行。让我们分解为什么今天比以往任何时候都重要。

实时互动是常态

从与AI助手聊天到观看现场运动和玩多人游戏，用户期望一切都可以立即工作。即使是几秒钟的延迟也会使用户感到沮丧，并将他们推向竞争对手。网络负载平衡通过将用户引导到可以响应最快的服务器，使事物实时运行来有助于。

云本地和多区域部署

现代企业不再仅在一台服务器上托管其网站或应用程序。他们经常使用AWS ， Azure或Google Cloud等云服务，并将其应用程序传播到世界不同地区。无论如何，这都使用户更快地情况，但这也使流量路由更加复杂。 NLB通过根据速度，位置和可用性将每个用户的请求发送到最佳可用服务器来解决此复杂性。

物联网和边缘计算

从监控您的健康状况的手表到连接的汽车和家庭助理，智能设备现在无处不在。这些设备通常会不断发送和接收数据。 Edge Computing没有将所有这些数据路由将所有这些数据路由到中央服务器，而是可以使处理更接近生成数据的位置。 NLB在这里决定将数据发送到中央数据中心或附近的边缘服务器，在此扮演着关键角色。这样可以确保更快的响应和较低的延迟。

AI工作负载和GPU群集

AI是当今许多应用程序的核心，无论是用于建议，图像识别还是自动决定。运行AI模型需要强大的计算机（通常使用GPU）一起工作。 NLB有效地有效地在这些计算资源上分发了传入的AI任务，因此没有单个机器不知所措，并且系统可以并行处理任务。即使在沉重的负载下，这也可以使性能快速稳定。

网络负载平衡器的工作方式：对初学者友好指南

想象一下，您正在打电话给客户支持热线。拨号时，您不会直接连接到支持代理。相反，您的呼叫转到了自动化系统（负载平衡器） 。它迅速检查哪个代理可用，排队最短或最好能够处理您的问题。然后，它将您的呼叫路由到该代理，以便您尽可能有效地获得帮助。

这就是网络负载平衡器的工作方式。它接收到传入的流量，并将其巧妙地引导到最佳服务器以处理请求，从而确保快速可靠的服务。

每当用户，无论是使用浏览器，移动应用程序甚至智能设备的人，都会发送请求访问网站或在线服务，这是逐步发生的情况：

1. 用户发送请求：这可能很简单，例如打开网站，单击移动应用程序上的按钮或将数据发送到云的智能设备。
   
2. 该请求登陆一个公共IP地址：每个在线服务都有IP地址。但是在这种情况下，它不是指向单个服务器，而是指向负载平衡器。
   
3. 负载平衡器收到请求：将负载平衡器视为智能交通COP。它不会处理请求本身 - 它决定将请求发送到哪里。
   
4. 它检查服务器的健康和可用性：负载平衡器定期监视其池中的所有服务器。如果一台服务器被关闭或超载，则不会向其发送任何新请求。
   
5. 它使用特定规则（算法）选择最佳服务器：基于所选的负载平衡算法（如下所述），请求将路由到最合适的服务器。
   
6. 所选服务器处理请求：此服务器处理用户的请求（例如加载网页或检索数据）并回复响应。
   
7. 响应可以通过负载平衡器进行返回：某些系统通过加载平衡器的安全性或一致性路由服务器的响应，而其他系统则直接返回给用户。

负载平衡器如何决定将流量发送到哪里？

一旦负载平衡器收到请求，其下一个工作就是找出应该处理哪个服务器。但这并不能随机做出该决定。背后有智能策略，称为负载平衡算法。将这些视为规则，平衡器会遵循，以确保流量顺利进行，并且服务器不会淹没。让我们在日常的术语中分解一些最受欢迎的策略：

1。循环 - 相等的转弯规则

想象一下，一组坐在一起的客户服务代理商。随着每个呼叫的进来，它将交给一个排队的下一个代理，然后再循环回到第一个。那是罗宾。这很简单。不管它的繁忙或强大，每个服务器都会转弯。当所有服务器都相似并且请求是轻度或短寿命时，这效果很好。

2。连接最小的 - 最小繁忙的服务器

现在，在杂货店想象一条结帐行。您自然会以最短的线路去收银员，对吗？这正是该算法所做的。它监视了每个服务器有多少个活动会话，并将新的流量引向最少的连接。当用户保持不同的时间（例如在视频通话或聊天应用程序中）时，这很棒。

3。IPHASH - 坚持您所知道的

这是关于一致性的。它占用用户的IP地址的一部分，并像指纹一样使用它，每次将它们分配给同一服务器。这样，将用户返回他们停止的地方。这是存储会话数据或需要用户将“粘合”保持在一台服务器（例如登录仪表板或购物车）的应用程序。

4。加权循环 - 更强的服务器获得更多工作

回到我们的呼叫中心示例 - 但是现在，有些代理商比其他代理商更快，更熟练。您不想给他们与新手相同的电话，对吗？加权的循环说明了这一点。它将更多的流量分配给功能更强的服务器。例如，如果服务器A的功能是服务器B的两倍，则可能会为B所获得的每个请求处理两个请求。它是智能负载分布，并考虑到性能。

使用这些技术，网络负载平衡可确保您的应用程序或网站保持快速，稳定并为任何东西（从10到1000万）准备好。那么，什么时候使用哪种负载平衡算法？正确的算法取决于您应用程序的需求：

对于公平或同等大小的任务，循环曲线效果很好。
当用户保持连接长时间的会议时，最小的连接会更聪明。
如果用户必须留在同一台服务器中，IP哈希确保“粘性”。
对于具有混合功能的服务器，基于服务器强度的加权循环余额。

您应该知道的5种负载平衡

负载平衡并不是一个千篇一律的解决方案。根据您的基础架构，交通规模和目标，有不同的类型。这是最常见的负载平衡类型的细分，简单地解释了。

硬件负载平衡器

这些是坐在用户和服务器之间的专用物理设备，以非常高的可靠性和速度指导流量。将它们视为专门为处理巨大量的工业级交通管制员。它们在性能和正常运行时间至关重要的大型企业中很受欢迎，但是与基于软件的解决方案相比，它们具有巨大的价格和有限的灵活性。

软件负载平衡器

与其使用物理硬件，不如在标准服务器或虚拟机上运行Nginx ， Haproxy或Traefik等软件平衡器。他们从事相同的工作，分发传入的流量，但更灵活，可扩展和成本效益。许多是开源的，使其成为开发人员和云本地环境的流行选择。

DNS负载平衡

这种类型的负载平衡发生在域名系统（DNS）级别上。它可以根据圆形旋转甚至其地理位置将用户引导到不同的IP地址。虽然它轻巧且易于设置，但DNS负载平衡具有限制，例如较慢的故障转移和缓存问题，这可能会延迟服务器下降时用户的重定向速度。

基于云的负载平衡器

AWS弹性负载平衡， Azure Load Balancer ， Google Cloud Load平衡和Digitalocean Load Balancer等主要云提供商提供全面管理的负载平衡，作为其服务的一部分。这些是与云工具深入集成的强大选项，可以自动与流量扩展，并具有内置的分析，安全和故障转移功能。它非常适合现代云原生应用。

全球服务器负载平衡（GSLB）

GSLB通过路由全球多个地区的流量来将事情提升到一个新的水平。它根据延迟，当前服务器负载或用户的位置做出智能决策，以提供最佳体验。这对于您希望欧洲，亚洲和北美的用户都可以连接到最接近，最快的服务器的全球应用程序至关重要。

每种类型的负载平衡都有不同的目的。无论您是运行小型网络应用程序还是全球分布式平台，选择正确的类型都可以帮助您的用户快速，可靠和弹性的服务。

网络负载平衡有什么好处？

网络负载平衡（NLB）不仅仅是技术优化。它是现代数字基础架构的基础组成部分。无论您是运行个人博客还是高流量企业应用程序，NLB都可以显着提高系统的性能和可靠性：

扩展性的增长

随着您的应用程序获得更多的用户或体验流量峰值（例如在产品发布或度假销售期间，负载平衡器都可以轻松扩展。您可以在池中添加更多服务器，并且负载平衡器将自动开始在它们的流量中分发流量。同样，当流量下降时，您可以删除服务器而不会破坏用户体验。这种动态缩放可确保您始终使用适量的资源。

内置冗余的失败

如果一台服务器崩溃或变得无响应，则负载平衡器可以立即将流量重定向到下一个可用的健康服务器。这种冗余可确保单个故障点不会使您的整个应用程序或网站离线。这就像拥有一个安全网之前，在他们触及您的用户之前会发现问题。

高可用性，总是在

高可用性意味着即使面对硬件故障或突然的交通繁忙，您的服务仍保持在线。负载平衡通过以避免过载任何单个服务器过载的方式分发请求来实现这一目标，同时还不断监视服务器健康并从旋转中删除有问题的服务器。

提高性能和更快的响应时间

负载平衡器不仅会拆分流量，还可以做出明智的决定。通过分析当前服务器负载，它可以将请求路由到最少忙或最接近用户的服务器，从而减少等待时间并提高整体响应能力。这对于实时应用程序，电子商务平台或速度重要的任何内容尤其重要。

通过优化资源使用的成本效率

没有负载平衡，您将需要过度提供服务器才能为高峰流量做准备，这可能很昂贵。负载平衡使您可以更有效地使用现有资源，从而减少浪费并降低基础设施成本。您可以从更少的服务器中获得更多性能。

增强的安全性和隔离

许多负载平衡器可以配置为Internet和您的后端服务器之间的第一道防线。它们有助于隐藏内部服务器详细信息，吸收某些类型的攻击，甚至强制执行访问控制或SSL终止。这增加了额外的安全性，并有助于减少威胁的暴露。

2025年网络负载平衡的现实世界用例

网络负载平衡不仅是后端概念；它在为应用程序和服务供电数百万依赖于每天依赖的应用程序中起着至关重要的作用。从人工智能到在线购物和教育，以下是2025年现实世界中NLB的应用：

1。AISaaS平台

当今的AI驱动服务，例如Chatgpt，Github Copilot或Midjourney等图像生成器，同时处理数千个用户查询。这些平台在执行复杂计算的功能强大的GPU服务器的簇上运行。网络负载平衡可确保传入请求在这些集群中巧妙地分布，避免过载并确保每个用户都会得到快速，不间断的响应。

2。医疗物联网系统

在现代医院和诊所中，智能医疗设备不断收集患者数据，例如心率监测器，胰岛素泵和可穿戴的跟踪器。此敏感数据是将实时传输到处理系统或基于云的诊断工具的。任何延迟或失败都会带来威胁生命的后果。负载平衡可以确保这些关键信息流畅地流动，并且即使一个服务器或数据中心下降，也不会中断地处理。

3。电子商务巨头

在高峰时段 - 考​​虑黑色星期五，网络星期一或单身人士的日期电子商务平台，例如亚马逊或阿里巴巴体验爆炸性的交通。这些公司依靠NLB来处理每分钟数百万笔交易，而不会减慢或崩溃。负载平衡器会自动将每个用户请求引导到最近或最少繁忙的服务器，从而使系统立即扩展并保持光滑的购物体验。

4。视频游戏服务器

在Fortnite，Duty Call of Duts或PubG等在线多人游戏中，玩家期望实时响应能力。为了使事情保持公平，没有滞后，这些游戏在世界各地运行了区域服务器。负载平衡器根据其位置和当前服务器负载分配玩家，以确保整个游戏中的快速对接，低延迟和稳定的连接。没有它，游戏大厅将滞后，崩溃或经常出现。

5。Edtech＆在线考试

随着远程学习和在线测试成为常态， Coursera ， Udemy或在线考试系统等平台需要确保性能和可靠性。单场中断可能意味着考试失败或丢失了课程。负载平衡在可用资源之间分布学生联系，即使在交通峰值期间，例如期末考试或主要认证发布期间，也有助于保持光滑的视频流，一致的性能和安全考试课程。

2025年流行的负载平衡工具

现在，组织拥有广泛的负载平衡工具可供选择。它的范围从云本地服务到开源解决方案。每个工具都具有优势，并且适合不同的基础设施需求。让我们探索最广泛使用的选项，

1。AWS弹性负载平衡（ELB）

Amazon Web Services在其ELB家族下提供了一套可靠的负载平衡器：

• 网络负载平衡器（NLB）在第4层（TCP/UDP）处进行超低潜伏期。
• 使用基于智能内容的路由的第7层（HTTP/HTTP）的应用程序负载平衡器（ALB） 。
• 网关负载平衡器用于部署第三方虚拟设备，例如防火墙或数据包检查工具。

它与其他AWS服务（如EC2，Lambda和ECS）紧密集成，并支持自动扩展，健康检查以及多个可用性区域的高可用性。非常适合AWS上的云原生应用。

2。Azure负载平衡器

Microsoft Azure提供了高性能的第4层负载平衡器，该平衡器可在虚拟机（VM）和容器中有效分发流量。

• 提供低潜伏期和高吞吐量。
• 与虚拟网络， Azure防火墙和AutoScale组无缝合作。
• 包括内部和公共负载平衡选项，使其适用于面向互联网和私人应用程序。

3。谷歌云负荷平衡

Google Cloud的负载平衡器在全球范围和智能路由功能方面脱颖而出。

• 根据延迟，地理和后端负载来处理以智能路由来处理多个区域的流量。
• 与Google Kubernetes Engine（GKE）深入集成使其成为集装箱应用程序的绝佳选择。
• 支持自动缩放和SSL卸载以提高性能和安全性。

4。nginx

Nginx是Devops World的最爱，是一种开源，高性能的解决方案，既可以用作反向代理和负载平衡器。

• 支持HTTP，HTTP，TCP和UDP负载平衡。
• 微服务架构和Kubernetes入口控制器的理想选择。
• 高度可定制和轻巧，非常适合DIY云或本地部署。

您还可以使用Nginx Plus （商业版本）来用于会话持久性，实时活动监视和API网关功能等高级功能。

5。Haproxy

Haproxy （高可用性代理）是另一个强大的开源工具，企业广泛信任。

• 支持第4层（TCP）和第7层（HTTP）负载平衡。
• 以其速度，可靠性和细粒度配置选项而闻名。
• 通常用于混合云环境和本地数据中心，尤其是在性能和​​控制是首要任务时。

Haproxy还提供具有高级可观察性工具和图形接口的企业版。无论您是在云中构建应用程序，运行Kubernetes群集还是维护混合基础架构，这些负载平衡工具都可以提供满足当今苛刻的交通状况所需的灵活性和性能。

实施网络负载平衡设计的最佳实践

负载平衡是现代高可用性体系结构的关键组成部分。正确实施后，即使在组件失败期间，它也可以确保连续操作。让我们更深入地探索这些最佳实践：

部署冗余负载平衡器

避免仅使用一个负载平衡器，因为它会产生单点故障。相反，请使用Active-Activive（所有负载平衡器同时工作）或Active-Passive（如果主要的负载失败，则会启动备份）。这样可以确保高可用性和不间断的服务。

使用健康检查

设置健康检查以监视后端服务器的状况。它们仅帮助将流量路由到健康的服务器，防止停机时间并减少超负荷。与基本ping相比，更深的检查（例如检查API端点）提供了更准确的状态。

启用S​​SL终止

让负载平衡器处理加密/解密任务。这可以节省您的后端服务器，简化证书管理，并确保一致的安全策略。它还使支持TLS 1.3和HTTP/2等现代协议变得更加容易。

与CDN结合

使用CDN（内容输送网络）将静态文件靠近用户提供，从而减少主服务器上的负载。它可以提高性能，防止DDOS攻击，并通过智能管理不同类型的内容来补充负载平衡器。

日志并监视所有内容

跟踪关键指标，例如请求率，延迟和错误率，以保持可见性。使用Grafana或Datadog等工具来设置警报，监视性能并计划未来的容量。监视有助于检测问题，然后再影响用户。

自动规模资源

配置您的系统以根据流量自动添加或删除服务器。可以计划可预测的流量尖峰（例如产品发布），而实时处理意外的潮流。使用连接排水安全卸下繁忙的服务器。

实施网络负载平衡的挑战

尽管有好处，但实施NLB还是有一些复杂性的。那么，实施网络负载平衡的挑战是什么？

配置复杂性

设置负载平衡器并不总是插件。选择正确的算法（例如Round Robin vs.最小连接），配置准确的健康检查以及处理SSL终止都需要技术专业知识。错误可能导致性能差甚至停机时间。

费用开销

虽然负载平衡可提高可靠性和可扩展性，但通常以价格出现。高性能硬件负载平衡器或高级云服务（例如AWS ELB或GCP负载平衡）可能会变得昂贵，尤其是对于中小型企业而言。

安全风险

如果未正确配置，负载平衡器可能会泄漏内部服务器IP，从而使其容易受到直接攻击的影响。如果没有执行适当的防火墙规则或访问控件，它也可能允许恶意流量。定期审核和安全最佳实践至关重要。

供应商锁定

使用云提供商的专有负载平衡解决方案可能会使您与该生态系统联系起来。以后迁移到另一个云或混合设置可能是复杂且昂贵的，因为配置可能不容易在平台上转移或兼容。

负载平衡的未来：观看的趋势

随着数字基础架构的不断发展，网络负载平衡的作用也将如此。它不再仅仅是关于分发流量，而是要更智能，更快，更可持续地做到这一点。 AI，Edge Computing和无服务器体系结构等新兴技术正在重塑未来几年的负载平衡如何运作。以下是一些关注的关键趋势：

AI驱动的负载平衡

人工智能将根据使用模式，预测分析甚至天气或市场趋势（例如天气或市场趋势）对交通路线进行实时决策。这意味着负载平衡器可以主动调整，而不是反应性地调整，从而提高效率并减少意外峰值时的停机时间。

边缘本地负载平衡

边缘本地负载平衡不仅依靠集中式数据中心，还将允许边缘服务器在本地管理流量。这将大大减少需要实时性能的应用程序的延迟，例如增强现实，虚拟现实或智能城市。

无服务器集成

随着无服务器计算的增长，负载平衡器将适应跨按需旋转的功能分配流量。这种动态路由意味着仅在需要时才使用资源，提供性能和成本优势，尤其是对于不可预测的或不可预测的工作负载。

可持续性意识

负载平衡的未来也将考虑环境影响。通过将流量引导到在可再生能源上运行的数据中心或在凉爽的气候下运行，组织可以减少碳足迹，同时仍保持性能和可用性。

保持2025年及以后的智能负载平衡

在一个依靠实时互动，个性化体验和全球访问的世界中，网络负载平衡至关重要。它是看不见的基础设施层，可确保正常运行时间，响应能力和容错性。

无论您是DevOps Engineer缩放云应用程序，CTO计划数字化转换，还是希望提供最佳UX的创业创始人，掌握NLB都会为您带来关键的优势。不要只是缩放 - 缩放智能。审核您现有的基础架构，并考虑您当前的NLB设置是否符合2025年及以后的标准。

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