弹性伸缩与 ELB

这一课你将能做到

1. 创建一个跨两个 AZ 的 Application Load Balancer，并配置目标组和健康检查
2. 配置 Auto Scaling Group（ASG），实现根据 CPU 负载自动扩缩容
3. 说出 ALB、NLB、CLB 三种负载均衡器的区别，并能选出适合本站场景的方案

为什么要学

本站目前部署在阿里云，如果有流量高峰（比如上了热门推荐），后端服务器可能扛不住。AWS 的 ELB + ASG 是自动扩缩容的标准答案。面试中「你们怎么应对高并发」「负载均衡是怎么做的」「自动伸缩策略怎么配的」是高频问题。

人话：负载均衡器就像餐厅的前台，客人来了自动分流到各个厨师（后端服务器）。如果客人突然变多，弹性伸缩就像自动叫来更多厨师；客人少了，多余的厨师自动下班。

先建立图像

ELB + ASG 架构图：

                    Internet
                       │
                 ┌─────┴─────┐
                 │   ALB     │ ←── 跨 AZ，做 HTTP/HTTPS 转发
                 │(监听:80/443)│
                 └─────┬─────┘
                       │
         ┌─────────────┼─────────────┐
         │             │             │
    ┌────┴────┐   ┌────┴────┐   ┌────┴────┐
    │ AZ-1a   │   │ AZ-1b   │   │ 自动扩容  │
    │ EC2 ×2  │   │ EC2 ×2  │   │（ASG）   │
    │         │   │         │   │         │
    └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘
         │             │             │
         └─────────────┴─────────────┘
                       │
                 ┌─────┴─────┐
                 │   RDS     │ ←── 私有子网，数据层
                 │ 主/备    │
                 └───────────┘

三种负载均衡器对比：

类型	层级	协议	特点	本站场景
CLB	经典（旧）	HTTP/HTTPS/TCP	功能少，不建议用	不选
ALB	应用层（L7）	HTTP/HTTPS/GRPC	基于路径/主机名路由	本站首选
NLB	传输层（L4）	TCP/TLS/UDP	高性能、低延迟	游戏、IoT

跟着做

步骤 1：创建目标组

# 创建目标组（HTTP 8080）
aws elbv2 create-target-group --name codenav-tg --protocol HTTP --port 8080 --vpc-id vpc-xxxxxxxx --health-check-path "/actuator/health" --health-check-interval-seconds 30

# 记录返回的 TargetGroupArn

步骤 2：创建 Application Load Balancer

# 创建 ALB（公有子网）
aws elbv2 create-load-balancer --name codenav-alb --subnets subnet-public1a subnet-public1b --security-groups sg-albxxxx --scheme internet-facing --type application --ip-address-type ipv4

# 创建监听器（HTTP 80 → 目标组）
aws elbv2 create-listener --load-balancer-arn arn:aws:elasticloadbalancing:ap-southeast-1:123456789012:loadbalancer/app/codenav-alb/xxxxxxxx --protocol HTTP --port 80 --default-actions Type=forward,TargetGroupArn=arn:aws:elasticloadbalancing:ap-southeast-1:123456789012:targetgroup/codenav-tg/xxxxxxxx

步骤 3：创建启动模板（Launch Template）

# 创建启动模板（用之前建好的 AMI 和 IAM Role）
aws ec2 create-launch-template --launch-template-name codenav-lt --launch-template-data '{
  "ImageId": "ami-xxxxxxxx",
  "InstanceType": "t3.small",
  "KeyName": "codenav-key",
  "SecurityGroupIds": ["sg-appxxxx"],
  "IamInstanceProfile": {"Arn": "arn:aws:iam::123456789012:instance-profile/codenav-ec2-profile"},
  "UserData": "IyEvYmluL2Jhc2gKc3VkbyBkbmYgaW5zdGFsbCBqYXZhLTE3LWFtYXpvbi1jb3JyZXR0byAteQpjZCAvaG9tZS9lYzItdXNlcgpudW1ib29wIGphdmEgLWphciBjb2RlLW5hdi0wLjAuMS1TTkFQU0hPVC5qYXIgPWFwcC5sb2cgMj4mMSAmCg=="
}'

UserData 是 base64 编码的启动脚本，内容是装 Java 并启动 jar 包。

步骤 4：创建 Auto Scaling Group

# 创建 ASG（最小 2 台，最大 6 台，跨两个私有子网）
aws autoscaling create-auto-scaling-group --auto-scaling-group-name codenav-asg --launch-template LaunchTemplateName=codenav-lt,Version=1 --min-size 2 --max-size 6 --desired-capacity 2 --vpc-zone-identifier subnet-private1a,subnet-private1b --target-group-arns arn:aws:elasticloadbalancing:ap-southeast-1:123456789012:targetgroup/codenav-tg/xxxxxxxx --health-check-type ELB --health-check-grace-period 300

步骤 5：配置扩缩容策略

# 创建 Scale Out 策略（CPU > 60% 时加 1 台）
aws autoscaling put-scaling-policy --auto-scaling-group-name codenav-asg --policy-name codenav-scale-out --policy-type TargetTrackingScaling --target-tracking-configuration file://target-tracking.json

target-tracking.json：

{
  "PredefinedMetricSpecification": {
    "PredefinedMetricType": "ASGAverageCPUUtilization"
  },
  "TargetValue": 60.0,
  "ScaleOutCooldown": 300,
  "ScaleInCooldown": 300
}

步骤 6：验证扩缩容

# 查看 ASG 状态
aws autoscaling describe-auto-scaling-groups --auto-scaling-group-names codenav-asg

# 查看目标组健康状态
aws elbv2 describe-target-health --target-group-arn arn:aws:elasticloadbalancing:ap-southeast-1:123456789012:targetgroup/codenav-tg/xxxxxxxx

# 用 ab 或 wrk 压测，触发扩容
ab -n 10000 -c 100 http://codenav-alb-xxxxxxxx.ap-southeast-1.elb.amazonaws.com/

讲清楚要点

1. 健康检查（Health Check）：ALB 定期向后端发 HTTP 请求（默认路径 /），如果连续失败就标记为 unhealthy，停止转发流量。必须配一个真实存在的健康端点，如 Spring Boot 的 /actuator/health。
2. 目标组（Target Group）：ALB 不直接绑定实例，而是绑定目标组。目标组里可以放 EC2、Lambda、IP 地址。解耦后容易换后端。
3. Launch Template vs Launch Configuration：Launch Configuration 是老版本，不支持混用实例类型。Launch Template 功能更强，支持 T2/T3 无限模式、混合实例策略，是新项目的首选。
4. Cooldown（冷却时间）：扩容/缩容后等待一段时间再评估，防止震荡。Scale Out 冷却通常 5 分钟，Scale In 冷却可以更长（避免新机器刚上来就被删掉）。
5. 混合实例策略（Mixed Instances Policy）：ASG 可以同时配置 On-Demand 和 Spot 实例，比如 40% On-Demand（稳定）+ 60% Spot（省钱），系统会自动分配。

你可能会懵的地方

• ALB 和 NLB 到底选哪个？ HTTP/HTTPS 用 ALB，它能做路径路由、主机名路由、HTTPS 终结、粘性会话。TCP/UDP 或需要固定 IP 的用 NLB。本站是 Spring Boot HTTP 服务，选 ALB。

• ASG 的 Desired Capacity 到底听谁的？ 手动设置、定时策略、预测式策略、目标追踪策略同时存在时，AWS 选最大的那个。手动改 Desired Capacity 后，目标追踪策略可能在一段时间后把它改回来。

• ELB 为什么收费？ ALB 按 Load Balancer Capacity Units（LCU）收费，包括新连接数、活跃连接数、处理流量、规则评估四个维度。小流量约 $0.022/小时，LCU 用得多再额外计费。

• ALB 能直接挂在公有子网吗？ 必须放在公有子网，因为 ALB 要接 IGW 的入站流量。后端 EC2 放私有子网即可。

• Spot 实例适合放在 ASG 里吗？ 适合，但要做好被中断的准备。Spot 实例在价格飙升或容量不足时会被 AWS 回收（2 分钟警告）。非关键业务（如批处理、CI/CD 构建）适合用 Spot。

错法对照

错法	问题	正解
健康检查路径配成 /	如果 / 有业务逻辑，可能被防火墙拦	配专用健康端点，如 /health 或 /actuator/health
ASG 最大容量设太大	流量攻击或被压测时，账单爆炸	按预算设上限，配合预算告警
只在一个 AZ 部署	单点故障	至少跨两个 AZ，ALB 会自动跨 AZ 分发
缩容策略太激进	请求处理一半被中断	用 Lifecycle Hook，让实例先优雅停机
不用启动模板用启动配置	启动配置已被标记为弃用	用 Launch Template，功能更全

卡点急救

1. ALB 返回 502 Bad Gateway：后端实例健康检查失败，或者安全组不允许 ALB 访问后端端口。检查安全组入站规则，确保 ALB 安全组能访问目标组的端口。
2. ASG 不断创建和终止实例：健康检查失败，新实例还没起来就被标记为不健康。检查 UserData 是否正确执行、应用是否启动、健康端点是否可访问。
3. 扩容太慢，流量高峰扛不住：用预热（Warm Pools）或提前扩容（Scheduled Scaling）。目标追踪策略的反应时间约 2-5 分钟，突发流量可以先人工提 Desired Capacity。

面试常问

• ALB 和 NLB 的区别？为什么选 ALB？ ALB 是 L7 负载均衡器，支持基于 HTTP 头部、路径、主机名的路由，支持 WebSocket、gRPC，适合 Web 应用。NLB 是 L4 负载均衡器，性能更高、延迟更低，支持 TCP/UDP 和静态 IP。本站是 Spring Boot HTTP 服务，用 ALB。

• Auto Scaling 的触发条件有哪些？ 目标追踪（CPU/内存/自定义指标）、步进策略（按指标区间加不同数量）、定时策略（预测高峰）、预测式策略（机器学习预测）。

• 怎么保证扩容时用户会话不丢失？ 不要把 Session 存在单机内存里，用 ElastiCache（Redis）或 DynamoDB 存 Session。或者用 ALB 的粘性会话（Session Stickiness），但粘性会话会破坏负载均衡效果，不推荐。

自测三问

1. 如果健康检查路径返回 404，ALB 会怎么处理这台实例？
2. Launch Template 相比 Launch Configuration 增加了哪些能力？
3. 为什么 ALB 必须放在公有子网，而后端 EC2 可以放在私有子网？

小结一句话

ELB 分流、ASG 弹性，健康检查是生命线，跨 AZ 是底线，目标追踪策略是最省心的扩缩容方式。

延伸

• AWS ELB 官方文档
• Auto Scaling 用户指南
• 下一课：S3 存储——学会给本站搭一个全球可访问的文件仓库。