互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速增長對多媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 ，特別是 Web 服務(wù)器提出了更高的性能要求。面對訪問量的快速增加，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器需要具備提供大量并發(fā)訪問服務(wù)的能力，而這通常不是單機可以勝任的。簡單地提高硬件性能并不能真正解決這個問題，因為單臺服務(wù)器的性能總是有限的。一般來講，一臺PC 服務(wù)器所能支持的并發(fā)訪問數(shù)量大約為1000個，更為高檔的專用服務(wù)器能夠支持3000~5000個并發(fā)訪問，這樣的能力還是無法滿足負(fù)載較大的網(wǎng)站的要求的。尤其是網(wǎng)絡(luò)請求具有突發(fā)性，當(dāng)某些重大事件發(fā)生時，網(wǎng)絡(luò)訪問就會急劇上升，從而造成網(wǎng)絡(luò)瓶頸。利用前面介紹的服務(wù)器集群技術(shù)優(yōu)勢當(dāng)然可以解決這問題，但對于一般企業(yè)來說，搭建專門的服務(wù)器集群系統(tǒng)投資成本明顯過大，難以承受。這時就可以考慮多臺服務(wù)器的簡單軟件集群，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。

服務(wù)器負(fù)載均衡概述

說到負(fù)載均衡( Load Balance )，就要聯(lián)想起服務(wù)器集群。集群就是一組連在一起的計算機，從外部看它是一個系統(tǒng)，各節(jié)點可以是不同的操作系統(tǒng)或不同硬件構(gòu)成的計算機。例如一個提供 Web 服務(wù)的集群，對外界來看是一個大 Web 服務(wù)器。不過集群的節(jié)點也可以單獨提供服務(wù)。

1.負(fù)載均衡的含義和功能

負(fù)載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，提供一種廉價、有效的擴展服務(wù)器帶寬和增加吞吐量的方法。它有兩方面的含義：首先，大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分組到多臺節(jié)點設(shè)備上分別處理，減少用戶等待響應(yīng)的時間：其次，單個重負(fù)載的運算分擔(dān)到多臺節(jié)點設(shè)備上作并行處理，每個節(jié)點設(shè)備處理結(jié)束后，將結(jié)果匯總，返回給用戶，系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高 。

負(fù)載均衡可加強服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。它主要完成以下任務(wù)：解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，服務(wù)就近提供，實現(xiàn)地理位置無關(guān)性;為用戶提供更好的訪問質(zhì)量;提高服務(wù)器響應(yīng)速度;提高服務(wù)器和其他資源的利用效率;避免了網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部位出現(xiàn)單點故障。

服務(wù)器負(fù)載均衡一般用于提高服務(wù)器的整體處理能力，并提高可靠性、可用性和可維護性，最終目的是加快服務(wù)器的響應(yīng)速度，從而提高用戶的體驗度。在負(fù)載均衡的思路下得每臺服務(wù)器都具備同等的地位，都可以單獨對外提供服務(wù)而無須其他服務(wù)器的輔助。然后通過某種負(fù)載分擔(dān)技術(shù)，將從外部發(fā)送來的請求均勻分配到對稱結(jié)構(gòu)中的某些服務(wù)器上，而接收到請求的服務(wù)器都獨立回應(yīng)客戶機的請求。

2.服務(wù)器負(fù)載均衡的分類

服務(wù)器負(fù)載均衡從結(jié)構(gòu)上分為本地負(fù)載均衡(Local Server Load Balance )和全局負(fù)載均衡(Global Server Load Balance)，前者指對本地的服務(wù)器群作負(fù)載均衡，后者是指對分別放置在不同的地理位置、有不同的網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器群之間作負(fù)載均衡。

本地負(fù)載均衡能有效地解決數(shù)據(jù)流量過大、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重的問題，并且不需花費昂貴開支購置性能卓越的服務(wù)器，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，避免服務(wù)器單點故障造成數(shù)據(jù)流量的損失。它具有靈活多樣的均衡策略把數(shù)據(jù)流量合理地分配給服務(wù)器群內(nèi)的服務(wù)然共向負(fù)擔(dān)。即使是再給現(xiàn)有服務(wù)器擴充升級 ，也只是簡單地增加一個新的美國服務(wù)器到服務(wù)群中，而不須改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、停止現(xiàn)有的服務(wù)。

全局負(fù)載均衡主要用于在一個多區(qū)域擁有自己服務(wù)器的站點，為了使全局用戶只以一個IP地址或域名就能訪問到離自己最近的服務(wù)器，從而獲得最快的訪問速度。它也可用于子公司分散站點分布廣的大公司通過 Internet 來達到資源統(tǒng)一合理分配的目的。

全局負(fù)載均衡有以下特點：

? 解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，服務(wù)就近提供，實現(xiàn)地理位置無關(guān)性。

? 對用戶提供更好的訪問質(zhì)量。

? 提高服務(wù)器響應(yīng)速度。

? 提高服務(wù)器及其他資源的利用效率。

? 避免了數(shù)據(jù)中心單點故障。

另外，在負(fù)載均衡實現(xiàn)方式上，還有軟、硬件之分。軟件負(fù)載均衡解決方案是指在一臺或多臺服務(wù)器相應(yīng)的操作系統(tǒng)上，安裝一個或多個附加軟件來實現(xiàn)負(fù)載均衡，如DNS 負(fù)載均衡等。它的優(yōu)點是基于特定環(huán)境、配置簡單、使用靈活、成本低廉，可以滿足一般的負(fù)載均衡需求。

硬件負(fù)載均衡解決方案是直接在服務(wù)器和外部網(wǎng)絡(luò)間安裝負(fù)載均衡設(shè)備，這種設(shè)備我們通常稱之為負(fù)載均衡器。由于專門的設(shè)備完成專門的任務(wù)，獨立于操作系統(tǒng)，整體性能得到 很大提高，加上多樣化的負(fù)載均衡策略，智能化的流量管理，可達到簸佳的負(fù)載均衡需求。一般而言，硬件負(fù)載均衡在功能、性能上優(yōu)于軟件方式，不過成本昂貴。

負(fù)載均衡策略

要部署負(fù)載均衡，首先要選擇適當(dāng)?shù)木獠呗?，也就是依?jù)什么來達到負(fù)載均衡的目的， 或者說是依據(jù)什么來把負(fù)載分配給不同的服務(wù)器。

選則合適的負(fù)載均衡策略，使多個設(shè)備能很好地共同完成任務(wù)，消除或避免現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布不均、數(shù)據(jù)流量擁擠反應(yīng)時間長的瓶頸。在各負(fù)載均衡方式中，針對不闊的應(yīng)用需求。負(fù)載均衡策略的優(yōu)劣及其實現(xiàn)的難易程度有兩個關(guān)鍵因素：一、負(fù)載均衡算法，二、對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況的檢測方式和能力。一般來說，常見的負(fù)載均衡策略有如下兒種。

1)輪循均衡(Round Robin )機制

輪循均衡機制就是把每一次來自網(wǎng)絡(luò)的請求輪流分配給集群中的服務(wù)轆，從l至 n，然后重新開始。此種均衡算法適合于服務(wù)器集群中的所有服務(wù)器都有相同的軟硬件配置，并且平均服務(wù)請求時間相對均衡的情況。

2)極重輪循均街(Weighted Round Robin )機制

權(quán)重輪循均衡機制是根據(jù)服務(wù)器的不同處理能力，給每個服務(wù)器分配不同的權(quán)值，使其能夠接受相應(yīng)權(quán)值數(shù)的服務(wù)請求 。例如，服務(wù)器 A 的權(quán)值被設(shè)計成1, B 的權(quán)值是3, C 的權(quán)值是6，則服務(wù)器 A、B、C 將分別接受到10%、30% 、60%的服務(wù)請求。此種均衡算法能夠確保高性能的服務(wù)器得到更多的使用率，避免低性能的服務(wù)器負(fù)載過重。

3)隨機均衡( Random )機制

隨機均衡機制是把來自網(wǎng)絡(luò)的請求隨機分配給內(nèi)部中的多個服務(wù)器，這顯然不是個好的均衡策略，因為它可能造成服務(wù)器集群中有些服務(wù)器負(fù)載過大，而有些又“無事可干”。

4 )權(quán)重隨機均衡(Weighted Random)機制

權(quán)重隨機均衡機制類似于權(quán)重輪循算法，不過在處理請求分擔(dān)時是個隨機選擇的過程。它結(jié)合了權(quán)重輪循均衡機制和隨機均衡機制雙重優(yōu)點，同時避免了兩者的缺點。

5 )響應(yīng)速度均衡( Response Time)機制

響應(yīng)速度均衡機制是先由負(fù)載均衡設(shè)備對內(nèi)部各服務(wù)器發(fā)出一個探測請求(例如 Ping) ,然后根據(jù)內(nèi)部中各服務(wù)器對探測請求的最快響應(yīng)時間來決定哪 臺服務(wù)器來響應(yīng)客戶端的服務(wù)請求。此種均衡算法能較好地反映服務(wù)器的當(dāng)前運行狀態(tài)，但這最快響應(yīng)時間僅僅指的是負(fù)載均衡設(shè)備與服務(wù)器間的最快響應(yīng)時間，而不是客戶端與服務(wù)器間的最快響應(yīng)時間，并且還存在一定的延時。

6)最少連接翻均衡(Least Connection)機制

客戶端的每一次請求服務(wù)在服務(wù)器停留的時間可能會有較大的差異。隨著工作時間加長，如果采用簡單的輪循或隨機均衡算法，每一臺服務(wù)器上的連接進程可能會產(chǎn)生極大的不同，并沒有達到真正的負(fù)載均衡。最少連接數(shù)均衡算法是對集群中的服務(wù)器都有一個數(shù)據(jù)記錄器，記錄當(dāng)前該服務(wù)器正在處理的進程數(shù)量。當(dāng)有新的服務(wù)連接請求時，將把當(dāng)前請求分配給連接數(shù)最少的服務(wù)器，與“輪循機制”相比，可使均衡更加符合實際情況，負(fù)載更加均衡。此種均衡算法適合長時處理的請求服務(wù)，如FTP 。

7)處理能力均衡 (Process Power)機制

處理能力均衡機制是在系統(tǒng)安裝時，要求用戶先給出每一臺服務(wù)器的配置情況，主要是影響服務(wù)器處理能力的 CPU 型號、CPU 數(shù)量和內(nèi)存數(shù)量，然后系統(tǒng)將其換算成處理能力單位，CLB 根據(jù)每一臺服務(wù)器的能力，均衡地將任務(wù)分配給服務(wù)器。由于考慮到了內(nèi)部服務(wù)器的處理能力及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運行狀況，所以此種均衡算法相對來說更加精確，尤其適合運用到第7層(應(yīng)用層)負(fù)載均衡的情況下。

8) DNS 響應(yīng)均衡(Flash DNS)機制

在 Internet 上，無論是 HTTP 、FTP 或是其他的服務(wù)請求，客戶端一般都是通過域名解析來找到服務(wù)器確切的 IP 地址的。通過 DNS 響應(yīng)均衡機制，分處在不同地理位置的負(fù)載均衡設(shè)備就會收到同一個客戶端的域名解析請求，并在間一時間內(nèi)把此域名解析成各自相對應(yīng)服務(wù)器的 IP 地址(與此負(fù)載均衡設(shè)備在間一位地理位置的服務(wù)器的 IP 地址)并返回給客戶端，則客戶端將以最先收到的域名解析 IP 地址來繼續(xù)請求服務(wù) ，而忽略其他的 lP 地址響應(yīng)。在種均衡策略適合應(yīng)用在全局負(fù)載均衡的情況下，對本地負(fù)載均衡是沒有意義的。

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