Windows 下實作第 7 層軟負載經驗分享（1）

四層負載基於 IP+Port，七層負載基於 URL 等應用層資訊。本文分析 Windows 平台實作第 7 層軟負載的效能與可靠性。

效能分析

1. 外網連線管理與協定解析：用 http.sys (HttpApi.dll, HttpListener) 核心級機制，效能有保障。
2. 內網 RealServer 連線管理與封包：用 HttpWebRequest 內建機制，但問題多：
   • 連線管理：預設每請求新建連線、收回應拆除，受連接埠限制 (65535) 導致出站連線不足。嘗試啟用 KeepAlive 解決。
   • 封包重組：HttpListener 解析後仍需重組為 HttpWebRequest 格式（複製 URI、Header、Cookie、Body），記憶體複製損耗效能，難以規避。
3. 常規 Web 應用：Request 小、Response 大，回應仍須經 Proxy 轉發再複製，嚴重影響效能。無法像 LVS 做 Direct Route（需修改 MAC/IP 隧道/TCP 狀態遷移），成本太高。
4. HTTP 協定限制：請求回應必須成對，預設同步等待回應才能送下一個請求。HTTP 1.1 pipeline 有限制（POST 不可用、首次請求不可用、批次大小難定、斷線多請求失敗），必然影響效能。
5. HttpListener 非同步模式：APM 模式 (BeginXXX/EndXXX) 頻繁調用產生大量 IAsyncRequest 物件增加 GC 壓力，無自訂物件池介面。若支援事件型非同步 (XXXAsync) 可解決。
6. 使用者/核心模式切換：HttpListener 為 .NET 封裝類在使用者模式，HTTP.SYS 在核心模式，收發請求需兩次模式切換降低效能。Linux LVS 可在核心態做 7 層轉發，Windows 需 TDI/NDIS 開發太複雜暫不考慮。

可靠性分析與容災方案

1. 前端 4 層負載 + 多台 7 層軟負載共享雜湊策略：4 層按 Session 隨機分流，所有 7 層節點均可正確處理任一請求。單節點掛掉其餘續工，4 層 Keepalive 偵測移除故障節點。優先採用。
2. 7 層軟負載雙機熱備 + ARP 欺騙漂移 IP：主機掛掉備機接管。屬山寨方案，切換可能造成短暫請求失敗，不優先考慮。