負(fù)載均衡

負(fù)載均衡是有多臺(tái)服務(wù)器以對(duì)稱的方式組成一個(gè)服務(wù)器集合，每臺(tái)服務(wù)器都能具有等價(jià)的地位，都可以單獨(dú)對(duì)外提供服務(wù)而無需其他服務(wù)器輔助。通過某種負(fù)載分擔(dān)技術(shù)，將外部發(fā)送來的請(qǐng)求均勻分配到對(duì)稱結(jié)構(gòu)中的某一臺(tái)服務(wù)器上，而接收到請(qǐng)求的服務(wù)器獨(dú)立地相應(yīng)用戶的請(qǐng)求。均衡負(fù)載能夠平均分配呵護(hù)請(qǐng)求到服務(wù)器陣列，快速獲取數(shù)據(jù)，解決大量并發(fā)訪問服務(wù)問題。

負(fù)載均衡分類

1、DNS負(fù)載均衡

在DNS服務(wù)器，配置多個(gè)A記錄，這些A記錄對(duì)應(yīng)的服務(wù)器構(gòu)成集群

優(yōu)點(diǎn)：

• 1、使用簡(jiǎn)單：負(fù)載均衡工作，交給DNS服務(wù)器處理，省掉了負(fù)載均衡服務(wù)器維護(hù)的麻煩
• 2、提高性能：可以支持基于地址的域名解析，解析成距離用戶最近的服務(wù)器地址，可以加快訪問速度，改善性能。

缺點(diǎn):

• 1、可用性差：DNS解析是多級(jí)解析，新增/修改DNS后，解析時(shí)間較長(zhǎng)，解析過程中，用戶訪問網(wǎng)站將失敗
• 2、擴(kuò)展性低：DNS負(fù)載均衡的控制權(quán)在域名商哪里，無法對(duì)其做更多的改善和擴(kuò)展
• 3、維護(hù)性差：也不能反應(yīng)服務(wù)器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；支持算法少；不能區(qū)分服務(wù)器的差異，（不能根據(jù)系統(tǒng)與服務(wù)器的狀態(tài)來判斷負(fù)載）

2、IP負(fù)載均衡

在網(wǎng)絡(luò)層通過修改請(qǐng)求目標(biāo)地址進(jìn)行負(fù)載均衡
用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，到達(dá)負(fù)載均衡服務(wù)器后，負(fù)載均衡服務(wù)器在操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)程獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，根據(jù)負(fù)載均衡算法得到一臺(tái)真實(shí)的服務(wù)器地址，然后將請(qǐng)求的目標(biāo)地址修改為獲得的真實(shí)的IP地址。
真實(shí)服務(wù)器處理完成后，相應(yīng)數(shù)據(jù)包回到負(fù)載均衡服務(wù)器，負(fù)載均衡服務(wù)器，再將數(shù)據(jù)包源地址修改為自身的IP地址，發(fā)送給用戶瀏覽器。

IP負(fù)載均衡，真實(shí)物理服務(wù)器返回給負(fù)載均衡服務(wù)器，存在兩種方式：

• （1）負(fù)載均衡服務(wù)器在修改目的ip地址的同時(shí)修改源地址。將數(shù)據(jù)包源地址設(shè)為自身盤，即源地址轉(zhuǎn)換（snat）。
• （2）將負(fù)載均衡服務(wù)器同時(shí)作為真實(shí)物理服務(wù)器集群的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。

優(yōu)點(diǎn)：

• （1）在內(nèi)核進(jìn)程完成數(shù)據(jù)分發(fā)，比在應(yīng)用層分發(fā)性能更好；

缺點(diǎn)：

• （1）所有請(qǐng)求響應(yīng)都需要經(jīng)過負(fù)載均衡服務(wù)器，集群最大吞吐量受限于負(fù)載均衡服務(wù)器網(wǎng)卡帶寬；

3、鏈路層負(fù)載均衡

在通信協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層修改mac地址，進(jìn)行負(fù)載均衡。
數(shù)據(jù)分發(fā)是，不修改IP地址，指修改目標(biāo)的mac地址，配置真實(shí)物理服務(wù)器集群所有機(jī)器虛擬ip和負(fù)載均衡服務(wù)器IP地址一致，達(dá)到不修改數(shù)據(jù)包的源地址和目標(biāo)地址，進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)的目的。

實(shí)際處理服務(wù)器ip和數(shù)據(jù)請(qǐng)求目的ip一致，不需要經(jīng)過負(fù)載均衡服務(wù)器進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，可將響應(yīng)數(shù)據(jù)包直接返回給用戶瀏覽器，避免負(fù)載均衡服務(wù)器網(wǎng)卡帶寬成為瓶頸。也稱為直接路由模式（DR模式）。如下圖：

優(yōu)點(diǎn)：性能好
缺點(diǎn)：配置復(fù)雜

4、混合型負(fù)載均衡

由于多個(gè)服務(wù)器群內(nèi)硬件設(shè)備、各自的規(guī)模、提供的服務(wù)等的差異，可以考慮給每個(gè)服務(wù)器群采用最合適的負(fù)載均衡方式，然后又在這么多服務(wù)器集群間再一次負(fù)載均衡或集群起來以一個(gè)整體向外界提供服務(wù)（把多個(gè)服務(wù)器集群當(dāng)做一個(gè)新的服務(wù)器群），從而到達(dá)最佳的性能。

方式1，如下圖：

以上模式適合有動(dòng)靜分離的場(chǎng)景，反向代理服務(wù)器（集群）可以起到緩存和動(dòng)態(tài)請(qǐng)求分發(fā)的作用，當(dāng)時(shí)靜態(tài)資源緩存在代理服務(wù)器時(shí)，則直接返回到瀏覽器。如果動(dòng)態(tài)頁面則請(qǐng)求后面的應(yīng)用負(fù)載均衡。
方式2，如下圖：

以上場(chǎng)景適合動(dòng)態(tài)請(qǐng)求場(chǎng)景。

負(fù)載均衡算法

常用的負(fù)載均衡算法有，輪詢，隨機(jī)，最少鏈接，源地址散列，加權(quán)等方式；

1 輪詢

將所有請(qǐng)求，依次分發(fā)到每臺(tái)服務(wù)器上，適合服務(wù)器硬件同相同的場(chǎng)景。

優(yōu)點(diǎn)：服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)目相同；

缺點(diǎn)：服務(wù)器壓力不一樣，不適合服務(wù)器配置不同的情況；

2 隨機(jī)

請(qǐng)求隨機(jī)分配到各個(gè)服務(wù)器。
優(yōu)點(diǎn)：使用簡(jiǎn)單；

缺點(diǎn)：不適合機(jī)器配置不同的場(chǎng)景；

3 最少鏈接

將請(qǐng)求分配到連接數(shù)最少的服務(wù)器（目前處理請(qǐng)求最少的服務(wù)器）。

優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)服務(wù)器當(dāng)前的請(qǐng)求處理情況，動(dòng)態(tài)分配；

缺點(diǎn)：算法實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，需要監(jiān)控服務(wù)器請(qǐng)求連接數(shù)；

4 Hash（源地址散列）

根據(jù)IP地址進(jìn)行Hash計(jì)算，得到IP地址。

優(yōu)點(diǎn)：將來自同一IP地址的請(qǐng)求，同一會(huì)話期內(nèi)，轉(zhuǎn)發(fā)到相同的服務(wù)器；實(shí)現(xiàn)會(huì)話粘滯。

缺點(diǎn)：目標(biāo)服務(wù)器宕機(jī)后，會(huì)話會(huì)丟失；

5 加權(quán)

在輪詢，隨機(jī)，最少鏈接，Hash'等算法的基礎(chǔ)上，通過加權(quán)的方式，進(jìn)行負(fù)載服務(wù)器分配。

優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)權(quán)重，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的請(qǐng)求數(shù)目；

缺點(diǎn)：使用相對(duì)復(fù)雜；

反向代理

反向代理是指代理服務(wù)器來接受internet上的連接請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請(qǐng)求連接的客戶端，此時(shí)代理服務(wù)器對(duì)外就是表現(xiàn)為一個(gè)服務(wù)器。

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