伺服器負載均衡

一、負載均衡的含義和功能

負載均衡建立在現有網路結構之上，提供一種廉價、有效的擴充套件伺服器頻寬和增加吞吐量的方法。它有兩方面的含義：首先，大量的併發訪問或資料流量分組到多臺節點裝置上分別處理，減少使用者等待響應的時間。其次，單個重負載的運算分擔到多臺節點裝置上作並處理，每個節點裝置處理結束後，將結果彙總，返回給使用者，系統處理能力得到大幅度提高。

負載均衡可加強伺服器網路資料處理能力，提高網路的靈活性和可用性。它主要完成以下任務：解決網路擁塞問題，服務就近提供，實現地理位置無關性；為使用者提供更好的訪問質量；提高伺服器響應速度；提高伺服器和其他資源的利用效率；避免了網路關鍵部位出現單點故障。

伺服器負載均衡一般用於提高伺服器的整體處理能力，並提高可靠性、可用性和可維護性，最終目的是為了加快伺服器的響應速度，從而提高使用者的體驗度。在負載均衡的思路下得每臺伺服器都具備同等的地位，都可以單獨對外提供服務而無需其他伺服器的輔助。然後透過某種負載分擔技術，將從外部傳送來的請求均勻分配到堆成結構中的某些伺服器上，而接收到請求的伺服器都獨立回應客戶機請求。

二、伺服器負載均衡的分類

伺服器負載均衡從結構上分為本地負載均衡和全域性負載均衡，前者指對本地的伺服器群作負載均衡，後者是指貴分別放置在不同的地理位置、有不同的網路及伺服器器群之間作負載均衡。

本地負載均衡能有效地解決資料流量過大、網路負荷過重的問題，並且不需花費昂貴開支購置效能卓越的伺服器，充分利用現有裝置，避免伺服器單點故障造成資料流量的損失。它具有靈活多樣的均衡策略把資料流量合理地分配給伺服器群內的伺服器共享負擔。即使是再給現有伺服器擴充升級，也只是簡單的增加一個新的美國伺服器到服務群中，而不需改變現有網路結構、停止現有的服務。

全域性負載均衡主要用於在一個多區域擁有自己伺服器的站點，為了使全域性只以一個ip地址或域名就能夠訪問到離自己最近的伺服器，從而獲得最快的訪問速度。它也可用於子公司分散站點分佈廣的大公司透過Internet來達到資源統一合理分配的目的。

全域性負載均衡有以下特點：

1、解決網路擁塞問題，伺服器就近提供，實現地理位置無關性；

2、對使用者提供更好的訪問質量；

3、提高伺服器響應速度；

4、提高伺服器及其他資源的利用效率；

5、避免了資料中心單點故障。

另外，在負載均衡實現方式上，還有軟。硬體之分，軟體負載均衡解決方案是指在一臺或對臺伺服器相應的作業系統上，安裝一個或多個附加軟體來實現負載均衡，如DNS負載均衡等。它的優點是基於特定環境、配置簡單、試用更靈活、成本低廉，可以滿足一般的負載均衡需求。

硬體負載均衡解決方案是直接在伺服器和外部網路間安裝負載均衡裝置，這種裝置我們通常稱之為負載均衡器。由於專門的裝置完成專門的任務，獨立於作業系統，整體效能得到很大提高，加上多樣化的負載均衡策略，只能化的流量管理，可達到最佳的負載均衡需求。通常，硬體負載均衡在功能、效能上由於軟體方式、不過成本昂貴。

三、負載均衡策略

要部署負載均衡，首先要選擇適當的均衡策略，也就是依據什麼來達到負載均衡的目的，或者說是依據什麼來把負載分配給不同的伺服器。

選擇合適的負載均衡策略，使多個裝置能很好地共同完成任務，消除或避免現有網路負責分配不均、資料流量擁擠反應時間長的瓶頸。在各負載均衡方式中，針對不闊的應用需求。負載均衡策略的優劣及其實現的難易度有兩個關鍵因素：其一，負載均衡演算法；其二，對網路系統狀況的檢測方式和能力。一般來說，常見的負載均衡策略有如下幾種：

1、輪循均衡機制

輪循均衡機制就是把每一次來自網路的請求輪流分配給叢集中的伺服器。從I至N，然後重新開始。此種均衡演算法適合於伺服器叢集中的所有伺服器都有相同的軟硬體配置，並且平均服務請求時間相對均衡的情況。

2、權重輪循均衡機制

權重輪循均衡機制是根據伺服器的不同處理能力，給每個伺服器分配不同權值，使其能夠接受相應權值數的服務請求。如：伺服器A的權值被設計成1，B的權值是3，C的權值是6，則伺服器A、B、C將分別受到10%、30%、60%的服務請求。此種均衡演算法能夠確保高效能的伺服器得到更多的使用率，避免低效能的伺服器負載過重。

3、隨機均衡機制

隨機均衡機制是把來自網路的請求隨機分配給內部中的多個伺服器，這顯然不是個好的均衡策略，因為它可能造成伺服器叢集中有些伺服器負載過大，而有些又“無事可幹”。

4、權重隨機均衡機制

權重隨機均衡機制類似於權重輪循演算法，不過咋處理請求分擔時，是個隨機選擇的過程。它結合了權重輪循均衡機制和隨機均衡機制雙重優點，同時避免了兩者的缺點。

5、響應速度均衡機制

響應速度均衡機制是先由負載均衡裝置對內部各伺服器發出一個探測請求，然後根據內部中各伺服器對擦側請求的最快響應時間來決定哪臺伺服器來響應客戶端的服務請求。此種均衡演算法能較好的反映伺服器的當前執行狀態，但這最快的響應時間僅僅指的是負責均衡裝置與伺服器間的最快響應時間，而不是客戶端與伺服器間的最快響應時間，並且還存在一定的延時。

6、最少連結均衡機制

客戶端的每一次請求服務在父親停留的時間可能會有較大的差異。隨著工作時間加長，如果採用簡單的輪循或隨機均衡演算法，每一臺伺服器上的連結程式可能會產生極大的不同，並沒有達到真正的負載均衡。最少連結數均衡演算法是對叢集中伺服器都有一個資料計量器，記錄當前該伺服器正在處理的程式數量。當有新的服務連線請求時，將把當前請求分配給連結數最少的伺服器，與輪循機制相比，可使均衡更加符合實際情況，負載更加均衡。此種均衡演算法適合長時間處理的請求服務，如ftp。

7、處理能力均衡機制

處理能力均衡機制是在系統安裝時，要求使用者先給出每一臺伺服器的配置情況，主要是影響伺服器處理能力的CPU型號、CPU數量和記憶體數量，然後系統將其換算成處理能力單位，clb根據每一臺伺服器的能力，均衡的將任務分配給伺服器。由於考慮到了內部伺服器的處理能力及當前網路執行狀況，所以此種均衡演算法相對來說更加精確，尤其適合運用到第7層負載均衡的情況下。

8、dns響應均衡機制

在Internet上，無論是HTTP、ftp或是其他的服務請求，客戶端一般都是同域名解析來找到伺服器確切的ip地址。聽過DNS響應均衡機制，分處在不同地理位置的負載均衡裝置就會受到同一個客戶端的雲解析請求，並在第一時間內把此域名接卸成各自相對應伺服器的ip地址（與負載均衡裝置在間一位地理位置的伺服器的ip地址）並返回給客戶端，則客戶端將以最先受到的域名解析ip地址來繼續請求服務，而忽略其他的ip地址響應。這種均衡策略適合應用在全域性負載均衡的情況下，對本地負載均衡是沒有意義的。

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