负载均衡:高并发网关设计原理与实践电子书

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内容简介

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前言

第1章 负载均衡概述

1.1 从数据中心说起

1.1.1 数据中心的发展历史

1.1.2 超融合数据中心架构和大型互联网架构

1.2 负载均衡必要性分析

1.2.1 负载均衡的作用

1.2.2 场景需求

1.3 负载均衡的产生

1.3.1 负载均衡的历史

1.3.2 负载均衡的现状

1.3.3 负载均衡面临的挑战

1.4 负载均衡的原理

1.4.1 四层负载均衡的原理

1.4.2 七层负载均衡的原理

1.5 典型的负载均衡器介绍

1.5.1 LVS

1.5.2 Nginx

第2章 负载均衡详细介绍

2.1 四层负载均衡技术

2.1.1 经典四层负载均衡器LVS的相关术语

2.1.2 LVS转发模式及配置实例

2.1.3 不同协议下的负载均衡

2.1.4 获取真实的客户端IP地址和端口信息

2.2 七层负载均衡技术

2.2.1 经典七层负载均衡器Nginx的部署架构

2.2.2 Nginx转发粒度控制

2.2.3 获取真实的客户端IP地址和端口信息

2.3 Real Server调度算法

2.3.1 轮询（RR）

2.3.2 加权轮询（WRR）

2.3.3 最少连接调度（LC）

2.3.4 加权最少连接调度（WLC）

2.3.5 一致性哈希（CONNHASH）

2.3.6 连接模板

第3章 负载均衡功能

3.1 基本功能特性

3.1.1 负载均衡器的网络结构

3.1.2 提供外网VIP和流量均衡

3.1.3 提供内网VIP和IDC内部服务

3.1.4 使用SNAT集群提供外网访问

3.1.5 使用SNAT隧道服务无外网出口的IDC

3.1.6 服务隔离和安全控制

3.2 高可用性

3.2.1 使用Keepalived做健康检查

3.2.2 使用VRRP实现主备

3.2.3 使用ECMP实现集群化

3.2.4 使用网卡绑定扩展单网卡流量

3.3 高可扩展性

3.3.1 扩展负载均衡器

3.3.2 扩展后端服务器

3.4 使用BGP Anycast实现多个IDC负载均衡和机房灾备

第4章 现有负载均衡器比较

4.1 四层负载均衡器

4.1.1 硬件实现

4.1.2 软件实现：Linux Virtual Server（LVS）

4.1.3 软件实现方案对比

4.2 七层负载均衡器

4.2.1 硬件实现

4.2.2 软件实现：HAProxy

4.2.3 实现方案对比：F-Stack与Nginx

第5章 负载均衡与云计算

5.1 负载均衡与弹性计算

5.2 跨区域调度与容灾

5.3 API Gateway

第6章 网络协议优化

6.1 TCP协议优化

6.2 TLS/HTTPS协议优化

6.2.1 TLS/HTTPS协议的性能问题

6.2.2 Session ID及Session Ticket

6.2.3 False-Start

6.2.4 TLS1.3协议

6.2.5 硬件加速卡和计算分离

6.2.6 自动化数字证书管理

6.3 HTTP协议优化和HTTP2.0

6.4 基于UDP的传输协议优化

6.4.1 基于UDP的传输协议简介

6.4.2 QUIC协议优化

6.5 DNS协议优化

第7章 性能优化

7.1 主要性能指标

7.2 性能挑战与分析

7.2.1 C10K问题及C10M问题

7.2.2 LVS性能瓶颈分析

7.2.3 内核成为瓶颈的原因

7.3 高性能四层负载均衡关键技术

7.3.1 Kernel Bypass技术与DPDK

7.3.2 Share-Nothing思想

7.3.3 避免上下文切换

7.3.4 使用轮询而非中断

7.3.5 避免数据复制

7.3.6 其他技术

7.4 使用DPDK加速四层负载均衡

7.4.1 高性能负载均衡器的架构

7.4.2 高性能负载均衡器功能模块

7.4.3 数据流大图

7.4.4 项目开源的缘由和一些经验

7.5 七层负载均衡性能优化

7.5.1 Nginx调优

7.5.2 内核参数调优

7.5.3 利用最新内核的特性

7.5.4 利用硬件卸载

7.6 性能测试环境与数据

7.6.1 大并发测试环境

7.6.2 四层负载均衡性能数据

7.6.3 七层负载均衡性能数据

7.7 大容量网卡

第8章 安全设计

8.1 数据中心面临的安全问题

8.2 Syn-flood攻击与防御

8.3 DDoS与流量清洗

8.4 黑名单与ACL

8.5 WAF

第9章 负载均衡实践

9.1 服务配置部署

9.1.1 主备模式与集群模式

9.1.2 部署FullNAT外网集群

9.1.3 部署FullNAT内网集群

9.1.4 部署DR集群

9.1.5 部署SNAT集群

9.1.6 部署SNAT-GRE集群

9.1.7 部署Nginx集群

9.2 监控与故障分析

9.2.1 负载均衡监控指标及基本监控

9.2.2 监控数据成图

9.2.3 线上故障及排查实例

9.3 SLA简介

9.3.1 服务自助化

9.3.2 服务告警

9.3.3 流量异常检测

9.4 集群性能分析

9.5负载均衡与Kubernetes云原生

9.5.1 负载均衡服务

9.5.2 Ingress

9.5.3 SNAT出网访问

9.6 边缘计算

第10章 展望

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