对于接入层负载均衡技术，部分同学持这样的观点：
- nginx前端加入lvs和keepalived可以替代“DNS轮询”
- F5能搞定接入层高可用、扩展性、负载均衡，可以替代“DNS轮询”
“DNS轮询”究竟是不是过时的技术，是不是可以被其他方案替代，接入层架构技术演进，是本文将要细致讨论的内容。
一、问题域
nginx、lvs、keepalived、f5、DNS轮询，每每提到这些技术，往往讨论的是接入层的这样几个问题：
- 可用性：任何一台机器挂了，服务受不受影响
- 扩展性：能否通过增加机器，扩充系统的性能
- 反向代理+负载均衡：请求是否均匀分摊到后端的操作单元执行
二、上面这些名词都是干嘛的
由于每个技术人的背景和知识域不同，上面那些名词缩写（运维的同学再熟悉不过了），还是花1分钟简单说明一下：
- nginx：一个高性能的web-server和实施反向代理的软件
- lvs：Linux Virtual Server，使用集群技术，实现在linux操作系统层面的一个高性能、高可用、负载均衡服务器
- keepalived：一款用来检测服务状态存活性的软件，常用来做高可用
- f5：一个高性能、高可用、负载均衡的硬件设备
- DNS轮询：通过在DNS-server上对一个域名设置多个ip解析，来扩充web-server性能及实施负载均衡技术
三、接入层技术演进
0.裸奔时代：单机架构
裸奔时代的架构图如上：
- 浏览器通过DNS-server，域名解析到ip
- 浏览器通过ip访问web-server
缺点：
- 非高可用，web-server挂了整个系统就挂了
- 扩展性差，当吞吐量达到web-server上限时，无法扩容
注：单机不涉及负载均衡的问题
1. 简易扩容方案：DNS轮询
假设tomcat的吞吐量是1000次每秒，当系统总吞吐量达到3000时，如何扩容是首先要解决的问题，DNS轮询是一个很容易想到的方案：
此时的架构图如上：
- 多部署几份web-server,1个tomcat抗1000，部署3个tomcat能抗3000
- 在DNS-server层面，域名每次解析到不同的ip
优点：
- 零成本：在DNS-server上多配几个ip即可，功能也不收费
- 部署简单：多部署几个web-server即可，原系统架构不需要做任何改造
- 负载均衡：变成了多机，但负载基本是均衡的
缺点：
- 非高可用：DNS-server只负责域名解析ip，这个ip对应的服务是否可用，DNS-server是不保证的，假设一个web-server挂了，部分服务会受到影响
- 扩容非实时：DNS解析有一个生效周期
- 暴露了太多的外网IP
2. 简易扩容扩容方案：nginx
tomcat的性能较差，但nginx作为反向代理的性能就强多了，假设线上跑到1w，就比tomcat高了10倍，可以利用这个特性来做扩容：
此时的架构图如上：
- 站点层与浏览器层之间加入了一个反向代理层，利用高性能的nginx来做反向代理
- nginx将http请求分发给后端多个web-server
优点：
- DNS-server不需要动
- 负载均衡：通过nginx来保证
- 只暴露一个外网ip，nginx->tomcat之间使用内网访问
- 扩容实时：nginx内部可控，随时增加web-server随时实时扩容
- 能够保证站点层的可用性：任何一台tomcat挂了，nginx可以讲流量迁移到其他tomcat
缺点：
- 时延增加+架构更复杂了：中间多加了一个反向代理层
- 反向代理层成了单点，非高可用：tomcat挂了不影响服务，nginx挂了怎么办？
3. 高可用方案：keepalived
为了解决高可用的问题，keepalived出场了
此时：
- 做两台nginx组成一个集群，分别部署上keepalived，设置成相同的虚IP，保证nginx的高可用
- 当一台nginx挂了，keepalived能够探测到，并将流量自动迁移到另一台nginx上，整个过程对调用方透明
优点：
- 解决了高可用的问题
缺点：
- 资源利用率只有50%
- nginx仍然是接入单点，如果接入吞吐量超过了nginx的性能上限怎么办，例如qps达到了50000呢？
4. scale up扩容方案：lvs/f5
nginx毕竟是软件，性能比tomcat好，但总有个上线，超出了上限，还是扛不住。lvs就不一样了，它实施在操作系统层面：f5的性能又更好了，它实时在硬件层面；它们的性能比nginx好很多，例如每秒能抗10w，这样可以利用他们来扩容，常见的架构图如下：
此时：
- 如通过nginx可以扩展多个tomcat一样，可以通过lvs来扩展多个nginx
- 通过keepalived+VIP的方案可以保证可用性
99.9999%的公司到这一步基本就能解决接入层高可用、扩展性、负载均衡的问题。
这就完美了嘛？还有潜在问题么？ 好吧，不管是使用lvs还是f5，这些都是scale up的方案，根本上，lvs/f5还是会有性能上限，假设每秒能处理10w的请求，一天也只能处理80亿的请求（10w秒吞吐量*8w秒），那万一系统的日PV超过80亿怎么办呢？（好吧，没几个公司要考虑这个问题）
5. scale out扩容方案：DNS轮询
如之前文章所述，水平扩展，才是解决性能问题的根本方案，能够通过加机器扩充性能的方案才具备最好的扩展性。
facebook，google，baidu的PV是不是超过80亿呢，它们的域名只对应一个ip么，终点又是起点，还是得通过DNS轮询来进行扩容：
此时：
- 通过DNS轮询来线性扩展入口lvs层的性能
- 通过keepalived来保证高可用
- 通过lvs来扩展多个nginx
- 通过nginx来做负载均衡，业务七层路由
四、结论
聊了这么多，稍微做一个简要的总结：
- 接入层架构要考虑的问题域为：高可用、扩展性、反向代理+扩展均衡
- nginx、keepalived、lvs、f5可以很好的解决高可用、扩展性、反向代理+扩展均衡的问题
- 水平扩展scale out是解决扩展性问题的根本方案，DNS轮询是不能完全被nginx/lvs/f5所替代的
末了，上一篇文章有同学留言问58到家采用什么方案，58到家目前部署在阿里云上，前端购买了SLB服务（可以先粗暴的认为是一个lvs+keepalived的高可用负载均衡服务），后端是nginx+tomcat。
转自：58沈剑的《架构师之路》公众号，lvs为何不能完全替代DNS轮询
