前言��
為何寫作本書

在云計算飛速發(fā)展的當下，業(yè)務(wù)量的快速增長和互聯(lián)網(wǎng)流量的激增使得應(yīng)用性能和服務(wù)的高可用性成為云租戶極為關(guān)注的問題。云網(wǎng)絡(luò)負載均衡作為互聯(lián)網(wǎng)接入層的關(guān)鍵流量入口，是解決這一挑戰(zhàn)的重要手段，也是云計算環(huán)境中不可或缺的網(wǎng)絡(luò)核心組件。它通過將多臺云服務(wù)器虛擬化為一個組，并設(shè)置一個公網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)的服務(wù)IP地址，將前端的高并發(fā)訪問均勻分發(fā)到這些云服務(wù)器，從而實現(xiàn)應(yīng)用程序流量的均衡分布，并隨業(yè)務(wù)需求水平擴展。此外，負載均衡還能通過自動故障切換及時消除服務(wù)器的單點故障，從而提升服務(wù)的整體可用性。

然而，云網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)對計算機網(wǎng)絡(luò)知識的廣度和深度都有較高的要求，涉及從底層物理網(wǎng)絡(luò)到服務(wù)器上運行的4~7層報文轉(zhuǎn)發(fā)處理軟件，再到上層的管理控制等多個技術(shù)領(lǐng)域。在日常工作中，我們注意到許多開發(fā)、運維和技術(shù)支持人員在使用云網(wǎng)絡(luò)負載均衡時對其功能和原理了解不足。盡管互聯(lián)網(wǎng)上有不少關(guān)于云網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)的資料，但缺乏一本全面、系統(tǒng)地從技術(shù)架構(gòu)、控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等角度進行詳細講解的書籍。因此，作者經(jīng)常受邀分享這方面的知識和技能。

作者在云計算網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域有多年的深耕經(jīng)驗，參與研發(fā)了多個云計算服務(wù)廠商的負載均衡產(chǎn)品，并全天候維護著分布在多個地域的服務(wù)器集群，這些集群每秒處理著數(shù)億并發(fā)連接和數(shù)千萬互聯(lián)網(wǎng)訪問請求�；�于這些豐富的研發(fā)和運維經(jīng)驗，希望通過這本書幫助讀者深入理解云網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)的原理、架構(gòu)和實踐。作者整合了多年的經(jīng)驗精華和知識實踐心得，旨在讓讀者能夠深入了解這項技術(shù)的內(nèi)在機制，并更好地將其應(yīng)用于實際業(yè)務(wù)中。

此外，也希望通過這本書，為推動云網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的普及和應(yīng)用貢獻一份力量。

讀者對象

云網(wǎng)絡(luò)負載均衡是云計算的重要產(chǎn)品之一。本書專為云計算領(lǐng)域的技術(shù)人員、架構(gòu)師、開發(fā)者和運維人員編寫，旨在深入探討相關(guān)原理、機制及常見問題，是一本全面的參考書籍。通過閱讀本書，讀者不僅能夠深刻理解云網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)，還能積累豐富的實踐經(jīng)驗，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多價值。

此外，本書也是高校學生的寶貴資源。對于希望學習云計算相關(guān)課程的學生而言，本書能夠幫助他們快速熟悉云網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)，建立扎實的知識體系，為未來的職業(yè)生涯奠定堅實的基礎(chǔ)。
如何閱讀本書

本書深入探討了云網(wǎng)絡(luò)負載均衡系統(tǒng)的架構(gòu)及其主要功能，涵蓋了控制器、4層轉(zhuǎn)發(fā)、7層轉(zhuǎn)發(fā)等多個方面的架構(gòu)設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)、性能優(yōu)化以及安全措施。通過翔實的案例分析與實踐經(jīng)驗的分享，旨在為讀者提供切實可行的解決方案和寶貴建議。在本書的最后，從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，詳細介紹了云網(wǎng)絡(luò)負載均衡的使用與運維流程，以幫助讀者更好地理解和運用這一技術(shù)。

第1章介紹網(wǎng)絡(luò)負載均衡和云網(wǎng)絡(luò)負載均衡的概念、作用及其分類，并列舉了云網(wǎng)絡(luò)負載均衡的典型應(yīng)用場景，以及在云原生網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用。

第2章闡述云網(wǎng)絡(luò)負載均衡系統(tǒng)的架構(gòu)和主要功能，包括系統(tǒng)整體框架、集群架構(gòu)、支持多租戶的網(wǎng)絡(luò)虛擬化，以及訪問負載均衡時的常見數(shù)據(jù)流工作模式。此外，還將介紹云網(wǎng)絡(luò)負載均衡的功能特性。

第3章介紹云網(wǎng)絡(luò)負載均衡系統(tǒng)的控制面架構(gòu)及其相關(guān)技術(shù)。首先從云虛擬網(wǎng)絡(luò)控制器的系統(tǒng)架構(gòu)出發(fā)，在此基礎(chǔ)上深入探討負載均衡控制器的北向、南向技術(shù)，接著闡述流量采集技術(shù)在控制器中的落實與應(yīng)用，以及負載均衡分集群技術(shù)在控制器中的策略和業(yè)務(wù)實現(xiàn)，最后會深入探討控制器的性能優(yōu)化策略。

第4章詳細介紹了云網(wǎng)絡(luò)4層負載均衡的轉(zhuǎn)發(fā)功能原理。首先回顧了4層負載均衡技術(shù)在過去10年中的演進歷程。接著，從網(wǎng)絡(luò)報文轉(zhuǎn)發(fā)機制的角度，闡述了其關(guān)鍵工作機制，并介紹了4層負載均衡支持的安全與訪問控制附加功能。此外，還探討了4層負載均衡技術(shù)在私有云環(huán)境下的容器化部署，以及在大流量場景下的軟硬件結(jié)合技術(shù)。

第5章介紹了云網(wǎng)絡(luò)7層負載均衡的關(guān)鍵技術(shù)原理。首先回顧了7層負載均衡技術(shù)的發(fā)展歷程和技術(shù)特點。然后，以Nginx軟件為例，闡述了反向代理軟件如何在云計算環(huán)境中支持多租戶、進入VPC虛擬網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)配置等關(guān)鍵技術(shù)。此外，介紹了SSL硬件加速卡及其集群的應(yīng)用，并探討了國密HTTPS和QUIC協(xié)議在7層負載均衡上的實現(xiàn)。

第6章以百度智能云負載均衡產(chǎn)品為例，詳細介紹了云網(wǎng)絡(luò)負載均衡的使用方法。本章內(nèi)容涵蓋了控制臺、OpenAPI、SDK三種形式的實踐操作，以及云原生自動部署的典型場景和負載均衡的性能測試實踐。通過這些內(nèi)容，旨在幫助讀者更深入地理解并掌握負載均衡產(chǎn)品的使用。
由于本書為黑白印刷，因此本章中的彩圖可掃描下方二維碼查看。
此外，在云計算業(yè)界，云網(wǎng)絡(luò)負載均衡也常常被簡稱為負載均衡。在本書中，除非有特殊說明，否則“負載均衡”一詞均指代云網(wǎng)絡(luò)負載均衡。

致謝

衷心感謝清華大學出版社，同時，也對百度智能云團隊的幾位部門——基礎(chǔ)公有云部負責人孟憲軍、系統(tǒng)部負責人王佩龍和云計算架構(gòu)師鄭然表達最誠摯的感激。他們?yōu)閳F隊打造了一個的技術(shù)研發(fā)平臺，并提供了極其寶貴的支持。此外，還要向共同創(chuàng)建了杰出云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的虛擬網(wǎng)絡(luò)研發(fā)、產(chǎn)品、質(zhì)量和運維等團隊表示深深的感謝。

最后，要向我們的團隊同事表達感謝，他們都是在負載均衡領(lǐng)域深耕多年的。在開始寫作時，作者對能否完成這項任務(wù)并沒有足夠的信心。在過去的兩年時間里，作者在面對日常工作的壓力的同時，還利用業(yè)余時間進行總結(jié)和寫作，這無疑需要極大的堅持和毅力。在整個編寫過程中，大家積極參與討論，分享各自的觀點和經(jīng)驗，相互補充和完善，這種團隊協(xié)作的精神幫助作者克服了重重困難，最終呈現(xiàn)出一本高質(zhì)量的書籍。

全書由張鋒輝負責寫作主題和統(tǒng)稿工作。本書第1、2章由張鋒輝撰寫； 第3章由姜琳負責寫作，與彭濤、張萌、程云波、劉澤陽、周向前等控制器團隊成員共同完成； 第4章由張鋒輝負責寫作，與梁愛義、陳格非、杜杰、王紅祥、張林共同完成； 第5章由張鋒輝負責寫作，與陳都、杜杰、陳志共同完成； 第6章由彭濤負責寫作，與段曉森、陳格非、王吟霄、梁繼端、夏晟祺共同完成。得益于各位作者的寶貴貢獻和無私合作，我們順利地完成了這本書的編寫和整理工作。

由于作者水平和編寫時間有限，書中難免出現(xiàn)一些疏漏或者不足的地方，懇請讀者批評指正。
作者2025年6月于北京