负载均衡层入门 — 四层与七层、Nginx stream、代理数据库

概述

Day33 是负载均衡层的开篇（第 1/4 部分），系统讲解四层与七层负载均衡的 OSI 模型判定标准、四层/七层的应用场景与选型对比、负载均衡软硬件方案（F5/LVS/Nginx/Haproxy）、Nginx stream 模块的四层代理配置，以及两个完整实验：四层代理 MySQL 和四层代理七层放大并发。

核心内容

四层 vs 七层负载均衡

维度	四层（L4）	七层（L7）
解析层次	传输层（TCP/UDP）	应用层（HTTP/HTTPS）
转发依据	IP + Port	URL、Host、Cookie 等
性能	高（不解析内容）	略低（需解析）
功能丰富度	低	高（SSL 卸载、限流、会话保持）

选型对比

方案	层级	特点
F5 BIG-IP	L4+L7	硬件，性能最强，价格极高
LVS	L4	内核态，性能堪比 F5，开源
Nginx	L4+L7	七层功能最强，配置简单
Haproxy	L4+L7	四层/七层均衡，ACL 灵活

Nginx stream 模块

• 四层代理配置：stream { upstream {} server { listen; proxy_pass; } }
• max_fails / fail_timeout：健康检查参数
• 四层配置位于 nginx.conf 顶层，七层配置在 http {} 块

两个关键实验

1. 四层代理 MySQL：Nginx stream 代理 MySQL 主从集群，listen 13306 → proxy_pass mysql_servers
2. 四层代理七层放大并发：L4（Nginx stream）→ L7（Nginx http）→ Web 集群，突破单台七层性能瓶颈

补充概念

• 四层代理数据库需配合读写分离和 Keepalived 高可用才完善
• 动静分离：七层上分流静态资源（直接返回或用缓存服务器）和动态请求（转发到 Web 服务器）

关联

• 前驱：NFS 部署（文件服务器层之后过渡到负载均衡层）
• 后续：Haproxy 与 IP 透传（负载均衡层 part2）、LVS DR 模式（part3）、Keepalived 高可用（part4）
• 相关概念：OSI 七层模型、Nginx（集群部署）、iptables NAT