服务器负载平衡是什么意思（服务器负载平衡的根本功能和实现道理

什么是负载平衡？

负载平衡是由多台服务器以对称的方式组成一个服务器汇合，每台服务器都拥有等价的地位，都可以独自对外供应效劳而不必其他服务器的辅助。经过某种负载分管技术，将外部发送来的恳求平均分配到对称构造中的某一台服务器上，而接收到恳求的服务器独登时回应客户的恳求。平衡负载可以均匀分配客户恳求到服务器列阵，籍此供应迅速获取重要数据，解决许多并发访问效劳题目。这种群集技术可以用最少的出资取得接近于大型主机的机能。

负载平衡的类型

依据DNS的负载平衡

经过DNS效劳中的随机姓名解析来完结负载平衡，在DNS服务器中，可以为多个不一样的地址配置统一个姓名，而终究查询这个姓名的客户机将在解析这个姓名时得到其中一个地址。因而，对于统一个姓名，不一样的客户机会得到不一样的地址，他们也就访问不一样地址上的Web服务器，然后达到负载平衡的目的。

反向署理负载平衡

使用署理服务器可以将恳求转发给内部的Web服务器，让署理服务器将恳求平均地转发给多台内部Web服务器之一上，然后达到负载平衡的目的。这种署理方式与个别的署理方式有所不一样，规范署理方式是客户使用署理访问多个外部Web服务器，而这种署理方式是多个客户使用它访问内部Web服务器，因而也被称为反向署理模式。Apusic负载平衡器就归于这品种型的。

依据NAT的负载平衡技术

网络地址变换为在内部地址和外部地址之间进行变换，以便具备内部地址的盘算性能访问外部网络，而当外部网络中的盘算机访问地址变换网关具有的某一外部地址时，地址变换网关能将其转发到一个映射的内部地址上。因而要是地址变换网关能将每个衔接平均变换为不一样的内部服务器地址，此后外部网络中的盘算机就各自与本人变换得到的地址上服务器进行通信，然后达到负载分管的目的。

负载平衡服务器的益处

因为网民数目激增，网络访问途径过长，会员的访问质量简单遭到重大影响，尤为是当会员与网站之间的链路被出乎意料的流量堵塞时。而这种状况经常产生在异地互联网会员急速添加的使用上。这时候，要是在效劳端使用负载平衡(GSLB)技术，就可以合理分管系统负载、提高系统牢靠性、支撑网站内容的虚拟化。在现实使用中，很多IDC，如互联通更是选用GSLB与Cache、Mirror相联合的要领来供应网络加快效劳。负载平衡效劳拥有如下特色：

高智能化

使用虚拟IP(VIP)地址代表方针服务器和使用，将会话分配到最高可用性的服务器，全程监控每个会话，效劳恢复后主动从新挂号，并转发客户机和服务器信息包时供应全地址变换。简单有用的负载平衡算法可以配置包括轮回法、最少衔接法、散列法或最少失误法等多种不一样的负载平衡要领，也可以对一般服务器配置最大衔接数目阈值和加权值，以防止服务器超载。

高牢靠性

架构在专用的高速骨干网之上，该骨干网络供应推迟极小的网络连通性，然后保障GSLB的功能正常发挥和高机能，远远优于依据公网的GSLB。并且，当主站点机房的Internet 出口呈现毛病时，还能将会员主动、透明地从其他分站点Internet入口导向主站点服务器。

高可用性

选用热备份要领，在极短工夫内对服务器链路、交流端口和交流机进行检测和毛病转移，使使用免挨毛病影响;任何一个服务器或服务器群产生毛病或阻塞，会员将被主动指导到下一个最好备份服务器或站点，然后更进一步提高了效劳和内容的可用性。

服务器负载平衡

网络的负载平衡是一种动态平衡技术，经过一些东西实时地剖析数据包，把握网络中的数据流量情况，把任务合理平衡地分配出去。

盘算集中型的使用，比方电子商务网站，服务器盘算负荷会很大;读写频繁的使用，比方网络数据库，存储系统则面对着检测;传输量大的使用，比方视频效劳，数据总是没法迅速传送，没法完结最佳的结果;访问量大的使用，路由器与防火墙简单成为瓶颈。想要合了解决这些题目，升级设施、改动拓扑是”笨办法”，相对奇妙的要领是选用负载平衡技术，用多个设施一起完结任务。

负载平衡技术依据现有网络构造，供应了一种扩展服务器带宽和添加服务器吞吐量的廉价有用的要领，增强了网络数据处置能力，提高了网络的灵活性和可用性。负载平衡的使用，可以有用地解决网络堵塞题目，可以就近供应效劳，完结地理位置无关性(异地负载平衡)。同时，这项技术还能提高服务器的相应速度，提高服务器及其他资源的应用效率，防止网络要害部位呈现单点失效，然后为会员供应更好的访问质量。

本文介绍了负载平衡的根本功能和实现道理，看起来并不难，但负载平衡波及的知识其实非常的宽泛，依据各个会员系统的不一样，我们要熟知不一样的协定和利用流程，甚至波及到某些开发说话和软件平台，否则在涌现故障的时候，我们可能没有能力做出有效的判断，从这个意义上来说，一个负载平衡设施的工程师要把握网络，利用和系统等各方面的知识，这些都要当作根基来积攒。

负载平衡设施作为纵跨网络2-7层协定的设施，往往放置在网络设施和利用设施的连贯处，对工程师在网络和利用根本知识方面的要求远高于其他设施，所以我们要在根本功能的了解高低更多的功夫。负载平衡设施还有另外一个称号：4/7层交流机，但它首先是个2-3层交流机，这要求我们首先把握2-3层的根本知识，然后才是本文介绍的内容。

服务器负载平衡有三大根本Feature：负载平衡算法，安康检查和会话维持，这三个Feature是保证负载平衡正常工作的根本要素。其他一些功能都是在这三个功能之上的一些深化。下面我们具体介绍一下各个功能的作用和道理。

在没有部署负载平衡设施以前，会员直接访问服务器地址（中间也许有在防火墙上将服务器地址映射成别的地址，但本质上还是一对一的访问）。当单台服务器因为机能不够没法处置众多会员的访问时，就要考虑用多台服务器来供给服务，实现的方式就是负载平衡。负载平衡设施的实现道理是把多台服务器的地址映射成一个对外的服务IP（我们平常称之为VIP，对于服务器的映射可以直接将服务器IP映射成VIP地址，也可以将服务器IP:Port映射成VIP:Port，不一样的映射方式会采取响应的安康检查,在端口映射时，服务器端口与VIP端口可以不雷同）,这个历程对会员端是透明的，会员现实上不晓得服务器是做了负载平衡的，由于他们访问的还是一个目的IP,那么会员的访问抵达负载平衡设施后，怎样把会员的访问分发到合适的服务器就是负载平衡设施要做的工作了，具体来说用到的就是上述的三大Feature。

我们来做一个细致的访问流程剖析:

会员(IP:207.17.117.20)访问域名www.a10networks.com，首先会通过DNS查询解析出这个域名的公网地址：199.237.202.124，接下来会员207.17.117.20会访问199.237.202.124这个地址，因而数据包会抵达负载平衡设施，接下来负载平衡设施会把数据包分发到合适的服务器，看下图：

负载平衡设施在将数据包发给服务器时，数据包是做了一些变化的，如上图所示，数据包抵达负载平衡设施以前，源地址是：207.17.117.20，目的地址是：199.237.202.124, 当负载平衡设施将数据包转发给选择的服务器时，源地址还是：207.17.117.20,目的地址变为172.16.20.1，我们称这种方式为目的地址NAT(DNAT)。个别来说，在服务器负载平衡中DNAT是一定要做的（还有另一种模式叫做服务器直接返回-DSR，是不做DNAT的，我们将另行计议），而源地址依据部署模式的不一样，有时候也需要转换成别的地址，我们称之为：源地址NAT(SNAT)，个别来说，旁路模式需要做SNAT，而串接模式不需要，本示用意为串接模式，所以源地址没做NAT。

我们再看服务器的返回包，如下图所示，也经过了IP地址的转换历程，不过应对包中源/目的地址与请求包正好对换，从服务器回来的包源地址为172.16.20.1，目的地址为207.17.117.20,抵达负载平衡设施后，负载平衡设施将源地址改为199.237.202.124，然后转发给会员，保证了访问的一致性。

以上是单个数据包的处置流程。那么负载平衡设施是怎么选中服务器的呢？ 这就是我们要介绍的第一个Feature:

负载平衡算法

个别来说负载平衡设施都会默许支撑多种负载平衡分发战略，例如：

Ø 轮询（RoundRobin）将请求次序轮回地发到每个服务器。当其中某个服务器产生故障，AX就把其从次序轮回队列中拿出，不加入下一次的轮询，直到其恢复正常。

Ø 比率（Ratio）：给每个服务器分配一个加权值为比例，根椐这个比例，把会员的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器产生故障，AX就把其从服务器队列中拿出，不加入下一次的会员请求的分配，直到其恢复正常。

Ø 优先权（Priority）：给所有服务器分组，给每个组定义优先权，将会员的请求分配给优先级最高的服务器组（在统一组内，采纳预先设定的轮询或比率算法，分配会员的请求）；当最高优先级中所有服务器或者指定数目的服务器涌现故障，AX将把请求送给次优先级的服务器组。这种方式，现实为会员供给一种热备份的方式。

Ø 最少连贯数（LeastConnection）：AX会记载目前每台服务器或者服务端口上的连贯数，新的连贯将通报给连贯数最少的服务器。当其中某个服务器产生故障，AX就把其从服务器队列中拿出，不加入下一次的会员请求的分配，直到其恢复正常。

Ø 最快相应工夫（Fast Reponse time）：新的连贯通报给那些相应最快的服务器。当其中某个服务器产生故障，AX就把其从服务器队列中拿出，不加入下一次的会员请求的分配，直到其恢复正常。

以上为通用的负载平衡算法，还有一些算法依据不一样的需求也可能会用到，例如：

Ø 哈希算法( hash): 将客户端的源地址，端口进行哈希运算，依据运算的效果转发给一台服务器进行处置，当其中某个服务器产生故障，就把其从服务器队列中拿出，不加入下一次的会员请求的分配，直到其恢复正常。

Ø 基于战略的负载平衡：针对不一样的数据流设置导向法则，会员可自行编辑流量分配战略，应用这些战略对通过的数据流实施导向控制。

Ø 基于数据包的内容分发：例如判断HTTP的URL，要是URL中带有.jpg的扩展名，就把数据包转发到指定的服务器。

继续看图剖析，第二个会员207.17.117.21也访问www.a10networks.com，负载平衡设施依据负载平衡算法将第二个会员的请求转发到第二台服务器来处置。

假如在工作历程中，忽然有一台服务器涌现题目怎么办？ 这就波及到我们要介绍的第二个Feature:

安康检查

安康检查用于检查服务器开放的各种服务的可用状态。负载平衡设施个别会配置各种安康检查要领，例如Ping，TCP，UDP，HTTP，FTP，DNS等。Ping属于第三层的安康检查，用于检查服务器IP的连通性，而TCP/UDP属于第四层的安康检查，用于检查服务端口的UP/DOWN，要是要检查的更正确，就要用到基于7层的安康检查，例如新建一个HTTP安康检查，Get一个页面回来，并且检查页面内容是否包含一个指定的字符串，要是包含，则服务是UP的，要是不包含或者取不回页面，就以为该服务器的Web服务是不可用（DOWN）的。如下图所示，负载平衡设施检查到172.16.20.3这台服务器的80端口是DOWN的，负载平衡设施将不把背面的连贯转发到这台服务器，而是依据算法将数据包转发到别的服务器。新建安康检查时可以设定检查的隔断工夫和尝试次数，例如设定隔断工夫为5秒，尝试次数为3，那么负载平衡设施每隔5秒发起一次安康检查，要是检查失败，则尝试3次，要是3次都检查失败，则把该服务标志为DOWN，然后服务器依然会每隔5秒对DOWN的服务器进行检查，当某个时刻发明该服务器安康检查又成功了，则把该服务器从新标志为UP。安康检查的隔断工夫和尝试次数要依据综合状况来设置，准则是既不会对业务发生影响，又不会对负载平衡设施造成较大承担。

假如是统一个会员继续访问，后续的连贯会怎么处置呢？ 看下图：

会员207.17.117.25以前发起的第一个连贯是207.17.117.25：4003-〉199.237.202.127:80，负载平衡设施将该连贯转发到了172.16.20.4，接着发起第二个连贯207.17.117.25：4004-〉199.237.202.127:80，我们看到该连贯还是转发到了服务器172.16.20.4，为何呢？由于负载平衡设施配置了会话维持。

会话维持

会话维持用于维持会话的陆续性和一致性，因为服务器之间很难做到实时同步会员访问信息，这就要求把会员的先后访问会话维持到一台服务器上来处置。举个例子，会员访问一个电子商务网站，要是会员登录时是由第一台服务器来处置的，但会员购置商品的行动却由第二台服务器来处置，第二台服务器因为不晓得会员信息，所以本次购置就不会成功。这种状况就需要会话维持，把会员的操纵都通过第一台服务器来处置才能成功。当然并不是所有的访问都需要会话维持，例如服务器供给的是静态页面比方网站的消息频道，各台服务器都有雷同的内容，这种访问就不需要会话维持。

负载平衡设施个别会默许配置一些会话维持的选项，例如源地址的会话维持，Cookie会话维持等，基于不一样的利用要配置不一样的会话维持，否则会引起负载的不平衡甚至访问异样。具体可参考自己的另一篇拙作：《不一样利用环境下会话维持方式的选中》。

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