四层负载均衡含义及应用场景
四层负载均衡是基于传输层协议包来封装的（如：TCP/IP），那我们介绍的的七层是指的应用层，他的组装在四层的基础之上，无论四层还是七层都是指的OSI网络模型。我们之前介绍了七层负载均衡，这篇文章介绍下四层负载均衡。
四层负载均衡在一般企业中是用不到的，因为没有那么大的并发量，我们用七层足以，不会涉及端口限制问题。但是在大规模集群架构中也是不可或缺的，我们往往采取四层+七层来构建大规模集群架构，所以我们也需要深入学习下，具体使用场景有以下两种。
1、四层+七层做负载均衡，四层保证七层的高可用性。如：Nginx无法保证自己的高可用性，需要依赖LVS或者keepalive。
2、TCP协议的负载均衡，有些请求是TCP协议的（mysql、ssh），这些请求只需要四层转发即可。
Nginx四层负载均衡配置测试
1、前期准备
我们准备一台虚拟机LB00（10.0.0.4，172.16.1.4）
配好yum源，安装Linux，启动Linux
2、添加配置目录到主配置文件并创建该目录
[root@LB00 nginx]# cat /etc/nginx/nginx.conf
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log notice;
pid /var/run/nginx.pid;
events {
worker_connections 1024;
}
include /etc/nginx/conf.c/*.conf; #在nginx主配置文件添加配置文件路径
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
[root@LB00 nginx]# mkdir /etc/nginx/conf.c
3、添加负载均衡配置文件并进行配置
[root@LB00 nginx]# cd /etc/nginx/conf.c
[root@LB00 conf.c]# vim proxy_4.conf
stream {
upstream lb {
server 172.16.1.5:80 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server 172.16.1.6:80 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;
}
server {
listen 80;
proxy_connect_timeout 3s;
proxy_timeout 3s;
proxy_pass lb;
}
}
~
<4.conf" [New] 13L, 317C written
[root@LB00 conf.c]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@LB00 conf.c]# systemctl restart nginx4、windows添加hosts解析，并查看nginx日志
注意：4层负载均衡没有access日志，因为在nginx.conf的配置中，access的日志格式是配置在http下的，而四层复杂均衡配置实在http以外的。
如果需要日志则需要如下配置，将日志保存到proxy.log中
[root@LB00 conf.c]# cat lb_domain.conf
stream {
log_format proxy '$remote_addr $remote_port - [$time_local] $status $protocol '
'"$upstream_addr" "$upstream_bytes_sent" "$upstream_connect_time"' ;
access_log /var/log/nginx/proxy.log proxy;
upstream lb {
server 172.16.1.5:80 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server 172.16.1.6:80 weight=5 max_fails=3 fail_timeout=30s;
}
server {
listen 80;
proxy_connect_timeout 3s;
proxy_timeout 3s;
proxy_pass lb;
}
}LB00日志
LB01日志
Web01日志
一切正常，由LB00做四层负载均衡到LB01和LB02，LB0和LB02做七层负载均衡到Web01和Web02，静态数据去访问NFS，动态数据去请求MySQL。
Nginx四层负载均衡端口转发
实现请求负载均衡5555转发到172.16.1.7:22，请求负载均衡6666转发到172.16.1.51:3306
配置文件
[root@lb4-01 ~]# cat /etc/nginx/conf.c/lb_domain.conf
stream {
log_format proxy '$remote_addr $remote_port - [$time_local] $status $protocol '
'"$upstream_addr" "$upstream_bytes_sent" "$upstream_connect_time"' ;
access_log /var/log/nginx/proxy.log proxy;
upstream ssh_7 {
server 10.0.0.7:22; #定义转发ssh的22端口
}
upstream mysql_51 {
server 10.0.0.51:3306; #定义转发mysql的3306端口
}
server {
listen 5555;
proxy_connect_timeout 3s;
proxy_timeout 300s;
proxy_pass ssh_7;
}
server {
listen 6666;
proxy_connect_timeout 3s;
proxy_timeout 3s;
proxy_pass mysql_51;
}
}5555端口测试
6666端口测试
四层负载均衡总结
1、四层负载均衡仅能转发TCP/IP协议、UDP协议、通常用来转发端口，如：tcp/22、udp/53；
2、四层负载均衡可以用来解决七层负载均衡端口限制问题；（七层负载均衡最大使用65535个端口号）
3、四层负载均衡可以解决七层负载均衡高可用问题；（多台后端七层负载均衡能同事的使用）
4、四层的转发效率比七层的高得多，但仅支持tcp/ip协议，不支持http和https协议；
5、通常大并发场景通常会选择使用在七层负载前面增加四层负载均衡。
我是koten，10年运维经验，持续分享运维干货，感谢大家的阅读和关注！
