江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

高并发解决方案之负载均衡篇

负载均衡

1.什么是负载均衡？
当一台服务器的性能达到极限时，我们可以使用服务器集群来提高网站的整体性能 。那么，在服务器集群中，需要有一台服务器充当调度者的角色，用户的所有请求都会首先由它接收，调度者再根据每台服务器的负载情况将请求分配给某一台后端服务器去处理 。
那么在这个过程中，调度者如何合理分配任务，保证所有后端服务器都将性能充分发挥，从而保持服务器集群的整体性能最优，这就是负载均衡问题 。
下面详细介绍负载均衡的四种实现方式 。
（一）HTTP重定向实现负载均衡过程描述
当用户向服务器发起请求时，请求首先被集群调度者截获；调度者根据某种分配策略，选择一台服务器，并将选中的服务器的IP地址封装在HTTP响应消息头部的Location字段中，并将响应消息的状态码设为302，最后将这个响应消息返回给浏览器 。
当浏览器收到响应消息后，解析Location字段，并向该URL发起请求，然后指定的服务器处理该用户的请求，最后将结果返回给用户 。
在使用HTTP重定向来实现服务器集群负载均衡的过程中，需要一台服务器作为请求调度者 。用户的一项操作需要发起两次HTTP请求，一次向调度服务器发送请求，获取后端服务器的IP，第二次向后端服务器发送请求，获取处理结果 。
调度策略
调度服务器收到用户的请求后，究竟选择哪台后端服务器处理请求，这由调度服务器所使用的调度策略决定 。
1.随机分配策略 当调度服务器收到用户请求后，可以随机决定使用哪台后端服务器，然后将该服务器的IP封装在HTTP响应消息的Location属性中，返回给浏览器即可 。
【高并发解决方案之负载均衡篇】2.轮询策略(RR) 调度服务器需要维护一个值，用于记录上次分配的后端服务器的IP 。那么当新的请求到来时，调度者将请求依次分配给下一台服务器 。
由于轮询策略需要调度者维护一个值用于记录上次分配的服务器IP，因此需要额外的开销；此外，由于这个值属于互斥资源，那么当多个请求同时到来时，为了避免线程的安全问题，因此需要锁定互斥资源，从而降低了性能 。而随机分配策略不需要维护额外的值，也就不存在线程安全问题，因此性能比轮询要高 。
优缺点分析
采用HTTP重定向来实现服务器集群的负载均衡实现起来较为容易，逻辑比较简单，但缺点也较为明显 。
在HTTP重定向方法中，调度服务器只在客户端第一次向网站发起请求的时候起作用 。当调度服务器向浏览器返回响应信息后，客户端此后的操作都基于新的URL进行的(也就是后端服务器)，此后浏览器就不会与调度服务器产生关系，进而会产生如下几个问题：
由于不同用户的访问时间、访问页面深度有所不同，从而每个用户对各自的后端服务器所造成的压力也不同 。而调度服务器在调度时，无法知道当前用户将会对服务器造成多大的压力，因此这种方式无法实现真正意义上的负载均衡，只不过是把请求次数平均分配给每台服务器罢了 。若分配给该用户的后端服务器出现故障，并且如果页面被浏览器缓存，那么当用户再次访问网站时，请求都会发给出现故障的服务器，从而导致访问失败 。
（二）DNS负载均衡DNS是什么？
在了解DNS负载均衡之前，我们首先需要了解DNS域名解析的过程 。
我们知道，数据包采用IP地址在网络中传播，而为了方便用户记忆，我们使用域名来访问网站 。那么，我们通过域名访问网站之前，首先需要将域名解析成IP地址，这个工作是由DNS完成的 。也就是域名服务器 。
我们提交的请求不会直接发送给想要访问的网站，而是首先发给域名服务器，它会帮我们把域名解析成IP地址并返回给我们 。我们收到IP之后才会向该IP发起请求 。
那么，DNS服务器有一个天然的优势，如果一个域名指向了多个IP地址，那么每次进行域名解析时，DNS只要选一个IP返回给用户，就能够实现服务器集群的负载均衡 。
具体做法
首先需要将我们的域名指向多个后端服务器(将一个域名解析到多个IP上)，再设置一下调度策略，那么我们的准备工作就完成了，接下来的负载均衡就完全由DNS服务器来实现 。
当用户向我们的域名发起请求时，DNS服务器会自动地根据我们事先设定好的调度策略选一个合适的IP返回给用户，用户再向该IP发起请求 。
调度策略
一般DNS提供商会提供一些调度策略供我们选择，如随机分配、轮询、根据请求者的地域分配离他最近的服务器 。


推荐阅读


上一篇：MAX、MIN、SMALL、LARGE 全面盘点EXCEL中最大最小值函数

下一篇：散列 关于哈希函数你应该知道的东西