最佳实践16：7层负载均衡

7层负载均衡，又称为“内容交换”，是指负载均衡器通过分析应用层请求的数据特征，进行负载均衡调度。

7层负载均衡的数据格式

以“最佳实践15：4层负载均衡”中的HTTP请求为例，进一步分析网络数据（文件：Layer4_Load_Balancing_Example.pcap，Frame 9），如图3-4所示。

图3-4　HTTP请求的TCP数据内容

TCP建立以后，客户端开始发送TCP数据（Payload），通过Wireshark的解析，可以看到HTTP请求的一些特征字段，是请求的方法，是请求的uri，是请求的Host信息。在7层负载均衡器实现中，它通过分析例如、、等的信息作为调度的依据，结合后端服务器压力等，进行请求转发。

7层负载均衡的时序图

7层负载均衡的一般网络时序图如图3-5所示。

通过和图3-3对比可以知道，7层负载均衡器在收到TCP数据（Payload）后才可以进行调度选择后端服务器，即图3-5所示时序图里面的4.1调用，向后端服务器发送SYN包，要求建立TCP连接。

由此，可以总结出7层负载均衡有如下特点。

·模型复杂度高。负载均衡器需要关心业务逻辑并正确解析TCP数据，根据请求数据的特征，如HTTP请求里面的主机头信息，作为调度的依据。

图3-5　7层负载均衡的一般网络时序图

·吞吐量小。依据上条分析，CPU处理复杂，相对于4层的负载均衡，提供的吞吐量较小。

·对后端选择的精细化控制。因为负载均衡器能够解析到应用层特征，所以能够对客户端的请求更加合理地选择，提高后端的执行效率。比如针对域名、目录结构等。

7层负载均衡的使用场景，可以总结为以下2种。

·后端服务器应用的通信协议比较开放、业务逻辑比较容易实现，有成熟的开源或者商业方案。

·需要提高后端服务器的计算效率。如果后端服务器是缓存服务器，如内存缓存Memcached、HTTP缓存Squid Web Cache等，基于请求的key、URL等进行调度，可以提高后端服务器的执行效率，增加命中率。