高并发时为什么是四层负载均衡？

在说明负载均衡模型之前应该先说以下前置知识：网络

我们都知道网络通信时网络模型，以5层模型为例，如图：

客户端发起通信的过程大致可以简略描述为以下步骤：

客户端应用层某个进程向服务端发起通信时，所发出的信息会携带该进程的端口号（通信时端口号为某个进程的具体标识），向下传递给传输控制层的TCP协议封装成报文，TCP协议再向下传输给网络层的IP协议组成报文，之后再向下在数据链路层组成MAC报文，最后交给物理层传输向其他设备。

最后的报文简单来说如下：

那么目标服务器的各个地址是如何得知的呢？

IP地址是由DNS域名向浏览器缓存，操作系统缓存等等地方解析而来的。

MAC地址是由已知的IP地址通过ARP协议广播得到的。注意MAC地址并非是目标服务器的MAC地址，而是去往目标服务器的道路上的下一个设备。

报文正是这样通过MAC地址传递到一个一个设备，最后到达服务器的。所以我们可以看到路由器和交换机都有数据链路层，因为报文需要在数据链路层来提取并再封装为新的MAC报文以传递到下一个设备。

在高并发情况下，多个请求涌向服务器会使服务器不堪重负，效率很慢，这种情况的解决方案也很朴实：多设几个服务器，那么怎么向多个服务器分发请求就是应该关注的问题了。

计算机领域中的任何问题，都可以通过在两层之间增加一个中间层去解决，分发请求我们可以通过在客户端与服务器之间加一个中间层去实现。那么中间层该是怎么样的呢？

在通信中，比较耗费时间的地方有两处：运输层的建立连接（三次握手）与应用层向下传输数据（操作系统用户态调用内核态）

。那么我们就要避免使用到运输层与应用层，但也不是单纯的路由器，我们还是希望中间层可以有运输层将各个请求分发给各个服务器，但中间件本身不建立连接。所以我们可以得到如下模型：

而这就是“四层负载均衡”

在此基础上，有衍生出D-NAT模型（替换报文的IP地址），RD模型（只替换请求报文的MAC地址，服务器响应报文直接传回客户端），TUN隧道模型（创建一个新的报文携带客户端发来的请求报文，发向服务器）