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关于负载均衡的详细介绍

应用技术 summerdad 1年前 (2018-08-05) 54次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

读完这篇文章,我希望大家能够掌握以下两点知识:

  1. 能够彻底的掌握什么是负载均衡,以及为什么要使用负载均衡
  2. 能够清楚的理解实现负载均衡的三种方式,以及每种方式的优缺点。

一、什么是负载均衡?为什么要使用负载均衡

首先来看一下百度百科上对于负载均衡的介绍。

负载均衡:建立在现有网络结构之上,它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

这样笼统来看,我想有很多人都看不明白,那么下面我将用大白话给大家介绍一下到底什么是负载均衡,如果介绍的不好,还请大家见谅。

现在网站的架构已经从 C/S 模式转变为 B/S 模式,对于这两种模式的区别,大家没必要纠结,有兴趣的同学可以给我留言,我会在后面为大家讲解,现在只需要知道 C/S 模式是有一个专门的客户端,而 B/S 模式是将浏览器作为客户端。当用户在浏览器上输入一个网址按下回车键后,就会产生一个请求,在远方的服务器会处理这个请求,根据这个请求来生成用户想要的页面,然后将这个页面响应给浏览器,这样用户就能看到他想要看到的东西。我们知道,一台服务器处理数据(请求也是一种数据)的能力是有限的,当有大量的用户同时在浏览器上输入网址并按下回车键后,就会有大量的请求产生,远方的服务器就不得不处理这些请求,由于请求数量过多,服务器处理的效率就会变慢,响应时间就会变长,这样用户就不能在可以忍受的时间内看到自己想看到的东西,严重影响体验效果。更严重一点,如果请求数量超过了这台服务器所能处理的最大请求,服务器就会崩溃,直接导致网站瘫痪。

那么,有什么方法能够解决这个问题呢?答案就是建立一个集群(就是一群服务器),通过集群的力量来提高服务端的数据处理能力,因为一台服务器的处理能力肯定比不上多台服务器的处理能力。

这样我们在来描述一下用户请求页面的过程:首先用户在浏览器输入网址并按下回车键,然后会产生一个请求,远方的服务器会处理这个请求……等等,现在远方有很多服务器,到底哪个服务器来处理这个请求呢,总不能所有的服务器都处理这个请求吧。哪个服务器处理这个请求?大家明白了吧,这就是负载均衡所要解决的问题。回到上边请求页面的过程,这个请求此时会被一台专门的服务器来处理,这台服务器其实就是个集群的老大,他负责把这个请求派给下面哪个小弟(服务器)来处理,处理完之后返回页面用户。当有多个请求同时发生时,集群的老大可以将请求派给不同的小弟,这样处理的效率就会大幅提升,充分发挥集群的力量,至于哪个请求到底派给哪个小弟,这就是调度策略的问题了。

好了,到现在大家应该都明白什么是负载均衡了,为了让大家印象更加深刻,大家可以看一下下面的图,便于理解记忆。

关于负载均衡的详细介绍

负载均衡

二、实现负载均衡的三种方式

1、HTTP 重定向实现负载均衡

请求过程:

当用户向服务器发起请求时,请求首先被集群调度者(集群老大)截获;调度者根据某种分配策略,选择一台服务器(小弟),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。

关于负载均衡的详细介绍

HTTP 重定向实现负载均衡

优点: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。

缺点: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。

2、DNS 负载均衡

首先我们要了解一下什么是 DNS?

DNS 的全拼是 Domain Name System,中文也叫做域名服务器,是负责将域名解析成 IP 地址的,例如将 www.baidu.com 这个域名解析成了 115.239.211.112,我们访问 www.baidu.com 时其实访问的是 115.239.211.112 这台服务器。

请求过程:

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。

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DNS 负载均衡

优点:

  • DNS 负载均衡最大的优点就是配置简单。服务器集群的调度工作完全由 DNS 服务器承担,那么我们就可以把精力放在后端服务器上,保证他们的稳定性与吞吐量。而且完全不用担心 DNS 服务器的性能,即便是使用了轮询策略,它的吞吐率依然卓越。
  • DNS 负载均衡具有较强了扩展性,你完全可以为一个域名解析较多的 IP,而且不用担心性能问题。

缺点:

  • 由于把集群调度权交给了 DNS 服务器,从而我们没办法随心所欲地控制调度者,没办法定制调度策略。
  • DNS 服务器也没办法了解每台服务器的负载情况,因此没办法实现真正意义上的负载均衡。它和 HTTP 重定向一样,只不过把所有请求平均分配给后端服务器罢了。
  • 当我们发现某一台后端服务器发生故障时,即使我们立即将该服务器从域名解析中去除,但由于 DNS 服务器会有缓存,该 IP 仍然会在 DNS 中保留一段时间,那么就会导致一部分用户无法正常访问网站(可以用动态 DNS 来解决)。

3、反向代理负载均衡

请求过程:

用户发来的请求都首先要经过反向代理服务器,服务器根据用户的请求要么直接将结果返回给用户,要么将请求交给后端服务器处理,再返回给用户。

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反向代理负载均衡

优点:

  • 隐藏后端服务器。与 HTTP 重定向相比,反向代理能够隐藏后端服务器,所有浏览器都不会与后端服务器直接交互,从而能够确保调度者的控制权,提升集群的整体性能。
  • 故障转移。与 DNS 负载均衡相比,反向代理能够更快速地移除故障结点。当监控程序发现某一后端服务器出现故障时,能够及时通知反向代理服务器,并立即将其删除。
  • 合理分配任务 。HTTP 重定向和 DNS 负载均衡都无法实现真正意义上的负载均衡,也就是调度服务器无法根据后端服务器的实际负载情况分配任务。但反向代理服务器支持手动设定每台后端服务器的权重。我们可以根据服务器的配置设置不同的权重,权重的不同会导致被调度者选中的概率的不同。

缺点:

  • 调度者压力过大 。由于所有的请求都先由反向代理服务器处理,那么当请求量超过调度服务器的最大负载时,调度服务器的吞吐率降低会直接降低集群的整体性能。
  • 制约扩展。当后端服务器也无法满足巨大的吞吐量时,就需要增加后端服务器的数量,可没办法无限量地增加,因为会受到调度服务器的最大吞吐量的制约。

负载均衡的介绍到此结束,


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