什麼是網絡負載平衡？ 2025年可擴展網站性能指南

隨著時間的流逝，網站和應用程序將面臨前所未有的交通量。隨著AI驅動工具，雲本地應用，物聯網生態系統和遠程勞動力的興起，保持無縫的數字體驗已成為一個問題。網絡負載平衡是管理當今IT系統流量的重要策略。

那麼，什麼是網絡負載平衡？ NLB跨多個服務器分發傳入的網絡流量，以防止過載，提高可靠性和加速響應時間。該深度指南將幫助您理解：

• 什麼是網絡負載平衡及其工作原理
• 不同類型的網絡負載平衡器和算法
• 網絡負載平衡的最佳實踐和好處
• 流行的負載平衡工具和平台
• 未來趨勢塑造NLB

無論是SaaS平台，高流量的電子商務商店還是實時視頻流服務，用戶都期望即時響應能力，最少的停機時間和一致的性能。組織必須確保其基礎設施具有彈性，可擴展性和耐斷層的耐受性，以滿足這些高期望。這就是網絡負載平衡（NLB）的來源。讓我們開始詳細指南。

什麼是網絡負載平衡？您需要知道的一切

網絡負載平衡（NLB）將傳入的流量傳播到多個服務器上，因此沒有單個服務器被超載。它在OSI模型的傳輸層（第4層）上工作，這意味著它通過TCP，UDP和FTP等通用連接發送發送的數據。這有助於網站和應用程序保持快速和可用，即使流量很多。

從網站和應用程序到遊戲服務器和物聯網平台，NLB都用於多種數字生態系統。與應用程序負載平衡（基於URL或會話數據的路由）不同，NLB專注於IP地址和端口。通過智能分發流量，NLB確保

沒有一個服務器不知所措

性能仍然很高

基礎架構變得容易失真

網絡負載平衡與應用程序負載平衡

在實際情況下，通常將NLB和ALB一起使用，尤其是在微服務體系結構中。這是NLB和Alb之間的區別，

為什麼網絡負載平衡在2025年很重要？

當今快速發展的數字世界需要網站和在線服務才能完美地表現。即使在突然的交通峰值或大量使用期間，用戶也期望即時訪問，平穩的性能和零停機時間。無論他們是在線購物，流式傳輸內容還是使用AI驅動的應用程序，他們都希望獲得更快的體驗。

網絡負載平衡有助於在多個服務器上分佈Internet流量的流動，以使所有內容順利運行。讓我們分解為什麼今天比以往任何時候都重要。

實時互動是常態

從與AI助手聊天到觀看現場運動和玩多人遊戲，用戶期望一切都可以立即工作。即使是幾秒鐘的延遲也會使用戶感到沮喪，並將他們推向競爭對手。網絡負載平衡通過將用戶引導到可以響應最快的服務器，使事物實時運行來有助於。

雲本地和多區域部署

現代企業不再僅在一台服務器上託管其網站或應用程序。他們經常使用AWS ， Azure或Google Cloud等雲服務，並將其應用程序傳播到世界不同地區。無論如何，這都使用戶更快地情況，但這也使流量路由更加複雜。 NLB通過根據速度，位置和可用性將每個用戶的請求發送到最佳可用服務器來解決此復雜性。

物聯網和邊緣計算

從監控您的健康狀況的手錶到連接的汽車和家庭助理，智能設備現在無處不在。這些設備通常會不斷發送和接收數據。 Edge Computing沒有將所有這些數據路由將所有這些數據路由到中央服務器，而是可以使處理更接近生成數據的位置。 NLB在這裡決定將數據發送到中央數據中心或附近的邊緣服務器，在此扮演著關鍵角色。這樣可以確保更快的響應和較低的延遲。

AI工作負載和GPU群集

AI是當今許多應用程序的核心，無論是用於建議，圖像識別還是自動決定。運行AI模型需要強大的計算機（通常使用GPU）一起工作。 NLB有效地有效地在這些計算資源上分發了傳入的AI任務，因此沒有單個機器不知所措，並且系統可以並行處理任務。即使在沉重的負載下，這也可以使性能快速穩定。

網絡負載平衡器的工作方式：對初學者友好指南

想像一下，您正在打電話給客戶支持熱線。撥號時，您不會直接連接到支持代理。相反，您的呼叫轉到了自動化系統（負載平衡器） 。它迅速檢查哪個代理可用，排隊最短或最好能夠處理您的問題。然後，它將您的呼叫路由到該代理，以便您盡可能有效地獲得幫助。

這就是網絡負載平衡器的工作方式。它接收到傳入的流量，並將其巧妙地引導到最佳服務器以處理請求，從而確保快速可靠的服務。

每當用戶，無論是使用瀏覽器，移動應用程序甚至智能設備的人，都會發送請求訪問網站或在線服務，這是逐步發生的情況：

1. 用戶發送請求：這可能很簡單，例如打開網站，單擊移動應用程序上的按鈕或將數據發送到雲的智能設備。
   
2. 該請求登陸一個公共IP地址：每個在線服務都有IP地址。但是在這種情況下，它不是指向單個服務器，而是指向負載平衡器。
   
3. 負載平衡器收到請求：將負載平衡器視為智能交通COP。它不會處理請求本身 - 它決定將請求發送到哪裡。
   
4. 它檢查服務器的健康和可用性：負載平衡器定期監視其池中的所有服務器。如果一台服務器被關閉或超載，則不會向其發送任何新請求。
   
5. 它使用特定規則（算法）選擇最佳服務器：基於所選的負載平衡算法（如下所述），請求將路由到最合適的服務器。
   
6. 所選服務器處理請求：此服務器處理用戶的請求（例如加載網頁或檢索數據）並回复響應。
   
7. 響應可以通過負載平衡器進行返回：某些系統通過加載平衡器的安全性或一致性路由服務器的響應，而其他系統則直接返回給用戶。

負載平衡器如何決定將流量發送到哪裡？

一旦負載平衡器收到請求，其下一個工作就是找出應該處理哪個服務器。但這並不能隨機做出該決定。背後有智能策略，稱為負載平衡算法。將這些視為規則，平衡器會遵循，以確保流量順利進行，並且服務器不會淹沒。讓我們在日常的術語中分解一些最受歡迎的策略：

1。循環 - 相等的轉彎規則

想像一下，一組坐在一起的客戶服務代理商。隨著每個呼叫的進來，它將交給一個排隊的下一個代理，然後再循環回到第一個。那是羅賓。這很簡單。不管它的繁忙或強大，每個服務器都會轉彎。當所有服務器都相似並且請求是輕度或短壽命時，這效果很好。

2。連接最小的 - 最小繁忙的服務器

現在，在雜貨店想像一條結帳行。您自然會以最短的線路去收銀員，對嗎？這正是該算法所做的。它監視了每個服務器有多少個活動會話，並將新的流量引向最少的連接。當用戶保持不同的時間（例如在視頻通話或聊天應用程序中）時，這很棒。

3。 IPHASH - 堅持您所知道的

這是關於一致性的。它佔用用戶的IP地址的一部分，並像指紋一樣使用它，每次將它們分配給同一服務器。這樣，將用戶返回他們停止的地方。這是存儲會話數據或需要用戶將“粘合”保持在一台服務器（例如登錄儀表板或購物車）的應用程序。

4。加權循環 - 更強的服務器獲得更多工作

回到我們的呼叫中心示例 - 但是現在，有些代理商比其他代理商更快，更熟練。您不想給他們與新手相同的電話，對嗎？加權的循環說明了這一點。它將更多的流量分配給功能更強的服務器。例如，如果服務器A的功能是服務器B的兩倍，則可能會為B所獲得的每個請求處理兩個請求。它是智能負載分佈，並考慮到性能。

使用這些技術，網絡負載平衡可確保您的應用程序或網站保持快速，穩定並為任何東西（從10到1000萬）準備好。那麼，什麼時候使用哪種負載平衡算法？正確的算法取決於您應用程序的需求：

對於公平或同等大小的任務，循環曲線效果很好。
當用戶保持連接長時間的會議時，最小的連接會更聰明。
如果用戶必須留在同一台服務器中，IP哈希確保“粘性”。
對於具有混合功能的服務器，基於服務器強度的加權循環餘額。

您應該知道的5種負載平衡

負載平衡並不是一個千篇一律的解決方案。根據您的基礎架構，交通規模和目標，有不同的類型。這是最常見的負載平衡類型的細分，簡單地解釋了。

硬件負載平衡器

這些是坐在用戶和服務器之間的專用物理設備，以非常高的可靠性和速度指導流量。將它們視為專門為處理巨大量的工業級交通管制員。它們在性能和正常運行時間至關重要的大型企業中很受歡迎，但是與基於軟件的解決方案相比，它們具有巨大的價格和有限的靈活性。

軟件負載平衡器

與其使用物理硬件，不如在標準服務器或虛擬機上運行Nginx ， Haproxy或Traefik等軟件平衡器。他們從事相同的工作，分發傳入的流量，但更靈活，可擴展和成本效益。許多是開源的，使其成為開發人員和雲本地環境的流行選擇。

DNS負載平衡

這種類型的負載平衡發生在域名系統（DNS）級別上。它可以根據圓形旋轉甚至其地理位置將用戶引導到不同的IP地址。雖然它輕巧且易於設置，但DNS負載平衡具有限制，例如較慢的故障轉移和緩存問題，這可能會延遲服務器下降時用戶的重定向速度。

基於雲的負載平衡器

AWS彈性負載平衡， Azure Load Balancer ， Google Cloud Load平衡和Digitalocean Load Balancer等主要雲提供商提供全面管理的負載平衡，作為其服務的一部分。這些是與雲工具深入集成的強大選項，可以自動與流量擴展，並具有內置的分析，安全和故障轉移功能。它非常適合現代云原生應用。

全球服務器負載平衡（GSLB）

GSLB通過路由全球多個地區的流量來將事情提升到一個新的水平。它根據延遲，當前服務器負載或用戶的位置做出智能決策，以提供最佳體驗。這對於您希望歐洲，亞洲和北美的用戶都可以連接到最接近，最快的服務器的全球應用程序至關重要。

每種類型的負載平衡都有不同的目的。無論您是運行小型網絡應用程序還是全球分佈式平台，選擇正確的類型都可以幫助您的用戶快速，可靠和彈性的服務。

網絡負載平衡有什麼好處？

網絡負載平衡（NLB）不僅僅是技術優化。它是現代數字基礎架構的基礎組成部分。無論您是運行個人博客還是高流量企業應用程序，NLB都可以顯著提高系統的性能和可靠性：

擴展性的增長

隨著您的應用程序獲得更多的用戶或體驗流量峰值（例如在產品發布或度假銷售期間，負載平衡器都可以輕鬆擴展。您可以在池中添加更多服務器，並且負載平衡器將自動開始在它們的流量中分發流量。同樣，當流量下降時，您可以刪除服務器而不會破壞用戶體驗。這種動態縮放可確保您始終使用適量的資源。

內置冗餘的失敗

如果一台服務器崩潰或變得無響應，則負載平衡器可以立即將流量重定向到下一個可用的健康服務器。這種冗餘可確保單個故障點不會使您的整個應用程序或網站離線。這就像擁有一個安全網之前，在他們觸及您的用戶之前會發現問題。

高可用性，總是在

高可用性意味著即使面對硬件故障或突然的交通繁忙，您的服務仍保持在線。負載平衡通過以避免過載任何單個服務器過載的方式分發請求來實現這一目標，同時還不斷監視服務器健康並從旋轉中刪除有問題的服務器。

提高性能和更快的響應時間

負載平衡器不僅會拆分流量，還可以做出明智的決定。通過分析當前服務器負載，它可以將請求路由到最少忙或最接近用戶的服務器，從而減少等待時間並提高整體響應能力。這對於實時應用程序，電子商務平台或速度重要的任何內容尤其重要。

通過優化資源使用的成本效率

沒有負載平衡，您將需要過度提供服務器才能為高峰流量做準備，這可能很昂貴。負載平衡使您可以更有效地使用現有資源，從而減少浪費並降低基礎設施成本。您可以從更少的服務器中獲得更多性能。

增強的安全性和隔離

許多負載平衡器可以配置為Internet和您的後端服務器之間的第一道防線。它們有助於隱藏內部服務器詳細信息，吸收某些類型的攻擊，甚至強制執行訪問控製或SSL終止。這增加了額外的安全性，並有助於減少威脅的暴露。

2025年網絡負載平衡的現實世界用例

網絡負載平衡不僅是後端概念；它在為應用程序和服務供電數百萬依賴於每天依賴的應用程序中起著至關重要的作用。從人工智能到在線購物和教育，以下是2025年現實世界中NLB的應用：

1。 AISaaS平台

當今的AI驅動服務，例如Chatgpt，Github Copilot或Midjourney等圖像生成器，同時處理數千個用戶查詢。這些平台在執行複雜計算的功能強大的GPU服務器的簇上運行。網絡負載平衡可確保傳入請求在這些集群中巧妙地分佈，避免過載並確保每個用戶都會得到快速，不間斷的響應。

2。醫療物聯網系統

在現代醫院和診所中，智能醫療設備不斷收集患者數據，例如心率監測器，胰島素泵和可穿戴的跟踪器。此敏感數據是將實時傳輸到處理系統或基於雲的診斷工具的。任何延遲或失敗都會帶來威脅生命的後果。負載平衡可以確保這些關鍵信息流暢地流動，並且即使一個服務器或數據中心下降，也不會中斷地處理。

3。電子商務巨頭

在高峰時段 - 考​​慮黑色星期五，網絡星期一或單身人士的日期電子商務平台，例如亞馬遜或阿里巴巴體驗爆炸性的交通。這些公司依靠NLB來處理每分鐘數百萬筆交易，而不會減慢或崩潰。負載平衡器會自動將每個用戶請求引導到最近或最少繁忙的服務器，從而使系統立即擴展並保持光滑的購物體驗。

4。視頻遊戲服務器

在Fortnite，Duty Call of Duts或PubG等在線多人遊戲中，玩家期望實時響應能力。為了使事情保持公平，沒有滯後，這些遊戲在世界各地運行了區域服務器。負載平衡器根據其位置和當前服務器負載分配玩家，以確保整個遊戲中的快速對接，低延遲和穩定的連接。沒有它，遊戲大廳將滯後，崩潰或經常出現。

5。 Edtech＆在線考試

隨著遠程學習和在線測試成為常態， Coursera ， Udemy或在線考試系統等平台需要確保性能和可靠性。單場中斷可能意味著考試失敗或丟失了課程。負載平衡在可用資源之間分佈學生聯繫，即使在交通峰值期間，例如期末考試或主要認證發布期間，也有助於保持光滑的視頻流，一致的性能和安全考試課程。

2025年流行的負載平衡工具

現在，組織擁有廣泛的負載平衡工具可供選擇。它的範圍從雲本地服務到開源解決方案。每個工具都具有優勢，並且適合不同的基礎設施需求。讓我們探索最廣泛使用的選項，

1。 AWS彈性負載平衡（ELB）

Amazon Web Services在其ELB家族下提供了一套可靠的負載平衡器：

• 網絡負載平衡器（NLB）在第4層（TCP/UDP）處進行超低潛伏期。
• 使用基於智能內容的路由的第7層（HTTP/HTTP）的應用程序負載平衡器（ALB） 。
• 網關負載平衡器用於部署第三方虛擬設備，例如防火牆或數據包檢查工具。

它與其他AWS服務（如EC2，Lambda和ECS）緊密集成，並支持自動擴展，健康檢查以及多個可用性區域的高可用性。非常適合AWS上的雲原生應用。

2。 Azure負載平衡器

Microsoft Azure提供了高性能的第4層負載平衡器，該平衡器可在虛擬機（VM）和容器中有效分發流量。

• 提供低潛伏期和高吞吐量。
• 與虛擬網絡， Azure防火牆和AutoScale組無縫合作。
• 包括內部和公共負載平衡選項，使其適用於面向互聯網和私人應用程序。

3。谷歌云負荷平衡

Google Cloud的負載平衡器在全球範圍和智能路由功能方面脫穎而出。

• 根據延遲，地理和後端負載來處理以智能路由來處理多個區域的流量。
• 與Google Kubernetes Engine（GKE）深入集成使其成為集裝箱應用程序的絕佳選擇。
• 支持自動縮放和SSL卸載以提高性能和安全性。

4。 nginx

Nginx是Devops World的最愛，是一種開源，高性能的解決方案，既可以用作反向代理和負載平衡器。

• 支持HTTP，HTTP，TCP和UDP負載平衡。
• 微服務架構和Kubernetes入口控制器的理想選擇。
• 高度可定制和輕巧，非常適合DIY雲或本地部署。

您還可以使用Nginx Plus （商業版本）來用於會話持久性，實時活動監視和API網關功能等高級功能。

5。 Haproxy

Haproxy （高可用性代理）是另一個強大的開源工具，企業廣泛信任。

• 支持第4層（TCP）和第7層（HTTP）負載平衡。
• 以其速度，可靠性和細粒度配置選項而聞名。
• 通常用於混合雲環境和本地數據中心，尤其是在性能和​​控制是首要任務時。

Haproxy還提供具有高級可觀察性工具和圖形接口的企業版。無論您是在雲中構建應用程序，運行Kubernetes群集還是維護混合基礎架構，這些負載平衡工具都可以提供滿足當今苛刻的交通狀況所需的靈活性和性能。

實施網絡負載平衡設計的最佳實踐

負載平衡是現代高可用性體系結構的關鍵組成部分。正確實施後，即使在組件失敗期間，它也可以確保連續操作。讓我們更深入地探索這些最佳實踐：

部署冗餘負載平衡器

避免僅使用一個負載平衡器，因為它會產生單點故障。相反，請使用Active-Activive（所有負載平衡器同時工作）或Active-Passive（如果主要的負載失敗，則會啟動備份）。這樣可以確保高可用性和不間斷的服務。

使用健康檢查

設置健康檢查以監視後端服務器的狀況。它們僅幫助將流量路由到健康的服務器，防止停機時間並減少超負荷。與基本ping相比，更深的檢查（例如檢查API端點）提供了更準確的狀態。

啟用S​​SL終止

讓負載平衡器處理加密/解密任務。這可以節省您的後端服務器，簡化證書管理，並確保一致的安全策略。它還使支持TLS 1.3和HTTP/2等現代協議變得更加容易。

與CDN結合

使用CDN（內容輸送網絡）將靜態文件靠近用戶提供，從而減少主服務器上的負載。它可以提高性能，防止DDOS攻擊，並通過智能管理不同類型的內容來補充負載平衡器。

日誌並監視所有內容

跟踪關鍵指標，例如請求率，延遲和錯誤率，以保持可見度。使用Grafana或Datadog等工具來設置警報，監視性能併計劃未來的容量。監視有助於檢測問題，然後再影響用戶。

自動規模資源

配置您的系統以根據流量自動添加或刪除服務器。可以計劃可預測的流量尖峰（例如產品發布），而實時處理意外的潮流。使用連接排水安全卸下繁忙的服務器。

實施網絡負載平衡的挑戰

儘管有好處，但實施NLB還是有一些複雜性的。那麼，實施網絡負載平衡的挑戰是什麼？

配置複雜性

設置負載平衡器並不總是插件。選擇正確的算法（例如Round Robin vs.最小連接），配置準確的健康檢查以及處理SSL終止都需要技術專業知識。錯誤可能導致性能差甚至停機時間。

費用開銷

雖然負載平衡可提高可靠性和可擴展性，但通常以價格出現。高性能硬件負載平衡器或高級雲服務（例如AWS ELB或GCP負載平衡）可能會變得昂貴，尤其是對於中小型企業而言。

安全風險

如果未正確配置，負載平衡器可能會洩漏內部服務器IP，從而使其容易受到直接攻擊的影響。如果沒有執行適當的防火牆規則或訪問控件，它也可能允許惡意流量。定期審核和安全最佳實踐至關重要。

供應商鎖定

使用雲提供商的專有負載平衡解決方案可能會使您與該生態系統聯繫起來。以後遷移到另一個雲或混合設置可能是複雜且昂貴的，因為配置可能不容易在平台上轉移或兼容。

負載平衡的未來：觀看的趨勢

隨著數字基礎架構的不斷發展，網絡負載平衡的作用也將如此。它不再僅僅是關於分發流量，而是要更智能，更快，更可持續地做到這一點。 AI，Edge Computing和無服務器體系結構等新興技術正在重塑未來幾年的負載平衡如何運作。以下是一些關注的關鍵趨勢：

AI驅動的負載平衡

人工智能將根據使用模式，預測分析甚至天氣或市場趨勢（例如天氣或市場趨勢）對交通路線進行實時決策。這意味著負載平衡器可以主動調整，而不是反應性地調整，從而提高效率並減少意外峰值時的停機時間。

邊緣本地負載平衡

邊緣本地負載平衡不僅依靠集中式數據中心，還將允許邊緣服務器在本地管理流量。這將大大減少需要實時性能的應用程序的延遲，例如增強現實，虛擬現實或智能城市。

無服務器集成

隨著無服務器計算的增長，負載平衡器將適應跨按需旋轉的功能分配流量。這種動態路由意味著僅在需要時才使用資源，提供性能和成本優勢，尤其是對於不可預測的或不可預測的工作負載。

可持續性意識

負載平衡的未來也將考慮環境影響。通過將流量引導到在可再生能源上運行的數據中心或在涼爽的氣候下運行，組織可以減少碳足跡，同時仍保持性能和可用性。

保持2025年及以後的智能負載平衡

在一個依靠實時互動，個性化體驗和全球訪問的世界中，網絡負載平衡至關重要。它是看不見的基礎設施層，可確保正常運行時間，響應能力和容錯性。

無論您是DevOps Engineer縮放雲應用程序，CTO計劃數字化轉換，還是希望提供最佳UX的創業創始人，掌握NLB都會為您帶來關鍵的優勢。不要只是縮放 - 縮放智能。審核您現有的基礎架構，並考慮您當前的NLB設置是否符合2025年及以後的標準。

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