為什麼需要負載平衡
- 高可用性：單一 Web 伺服器故障導致全站掛點。NLB 前端分流，後端多台 Web Server，單台故障不影響服務。
- 水平擴展：單台伺服器處理上限固定。新增節點線性提升吞吐量，成本遠低於垂直升級（CPU/記憶體/SSD）。
NLB 分發演算法
| 模式 | 特點 |
|---|
| 輪詢 | 依序分發，不考慮負載。 |
| 加權 | 依節點效能配比權重。 |
| 隨機 | 隨機分發。 |
| 親和性 | 同一 Session 固定導向同節點。 |
| 最少連線 | 導向當前連線最少節點。 |
| 回應時間 | 導向回應最快節點。 |
技術實作類型
- 反向代理：LB 維持兩條 TCP 連線，客戶端 IP 變為 LB IP。
- 透明反向代理：保留真實客戶端 IP。
- 直接伺服器回傳 (DSR)：修改 MAC 位址，回應直接回客戶端，效能最佳。
- NAT 負載平衡：修改封包目標 IP 導向後端。
- Microsoft NLB：Windows 內建，叢集模式運作，本文採用此方案。
效能基準測試環境
- 宿主機：Intel i5-4570 3.19GHz、4GB RAM、SSD。
- Hyper-V 虛擬機 x4（Web01~03、DB），各 1 vCPU、1GB RAM。
- 應用：ASP.NET MVC 4 + EF6 + SQL Server 2008 + IIS 8.5。
- 測試頁面：首頁列出 500 筆商品資料。
- 工具：
ab -n 1000 -c 100（忽略網路延遲，專注伺服器處理能力）。
測試結果演進
1. 單一 Web + 單一 DB（基準）
吞吐量：~110~130 req/s。併發 200 時平均回應 1.5s，400 併發超過 3s。
2. Web/DB 分離（單 Web + 獨立 DB）
吞吐量：~150 req/s（+50%）。併發 300/400 回應時間明顯改善。
3. 啟用 NLB：雙 Web + 獨立 DB
安裝 NLB 功能，建立叢集 IP 192.168.1.254，多播模式，Port 80 TCP、無親和性。
吞吐量：~230 req/s（較單 Web +50%）。理論 300 受限於單一 DB 瓶頸。
4. 三 Web + 獨立 DB
新增 Web03 加入叢集。吞吐量：~360 req/s（再提升 56%）。400 併發下平均回應 < 1s。
效能趨勢圖
NLB 部署關鍵步驟
- 所有 Web 節點設定靜態 IP。
- 透過 Server Manager > Features > Network Load Balancing 安裝功能。
- 任一節點開啟 NLB 管理工具，右鍵「Network Load Balancing Clusters」>「New Cluster」。
- 依序設定：主機 IP、叢集 IP（對外服務 IP）、多播模式、Port 80 TCP、無親和性。
- 完成後，在叢集右鍵「Add Host to Cluster」加入其他節點。
- 驗證：瀏覽叢集 IP，確認請求分流至各節點（可在頁面顯示機器名稱）。
已知限制與後續規劃
- NLB 本身為單點故障，需搭配 DNS 輪詢或硬體 LB 實現前端高可用。
- 無內建健康檢查深度（僅 Ping），無法感知應用層掛掛。
- Session 親和性僅支援 IP/單一親和性，複雜場景需應用層處理（Redis Session Store）。
- 下階段：引入 ARR (Application Request Routing) 實現應用層負載平衡、健康檢查、SSL 卸載、快取加速。
結語
Windows NLB 以零額外成本、原生整合方式提供基礎負載平衡，配合 Web/DB 分離、水平擴展節點，能以低成本支撐中型流量網站。實測 3 Web 節點達 360 req/s、400 併發 < 1s 回應，滿足大多數中小企業業務需求。
