負(fù)載均衡技術(shù)

Internet的規(guī)模每一百天就會增長一倍，客戶希望獲得7天24小時的不間斷可用性及較快的系統(tǒng)反映

時間，而不愿屢次看到某個站點“ServerTooBusy”及頻繁的系統(tǒng)故障。

網(wǎng)絡(luò)的各個核心部分隨著業(yè)務(wù)量的提高、訪問量和數(shù)據(jù)流量的快速增長，其解決能力和計算強(qiáng)度也相

應(yīng)增大，使得單一設(shè)備主線無法承擔(dān)。在此情況下，假如扔掉現(xiàn)有設(shè)備去做大量的硬件升級，這樣將導(dǎo)致現(xiàn)

有資源的浪費，并且假如再面臨下一次業(yè)務(wù)量的提高，這乂將導(dǎo)致再一次硬件升級的高額成本投入，甚至

性能再卓越的設(shè)備也不能滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)量的需求。于是，負(fù)載均衡機(jī)制應(yīng)運而生。

負(fù)載均衡(LoadBalance)建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提供了一種便宜有效透明的方法擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)

備和服務(wù)器的帶寬、增長吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解決能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。

負(fù)載均衡有兩方面的含義：一方面，大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到多臺節(jié)點設(shè)備上分別解決，減

少用戶等待響應(yīng)的時間；另一方面，單個重負(fù)載的運算分擔(dān)到多臺節(jié)點設(shè)備上做并行解決，每個節(jié)點設(shè)備

解決結(jié)束后，將結(jié)果匯總，返回給用戶，系統(tǒng)解決能力得到大幅度提高。

本文所要介紹的負(fù)載均衡技術(shù)重要是指在均衡服務(wù)器群中所有服務(wù)器和應(yīng)用程序之間流量負(fù)載的應(yīng)

用.目前負(fù)載均衡技術(shù)大多數(shù)是用于提高諸如在Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器上的

Internet服務(wù)器程序的可用性和可伸縮性。

負(fù)載均衡技術(shù)分類

目前有許多不同的負(fù)載均衡技術(shù)用以滿足不同的應(yīng)用需求，下面從負(fù)載均衡所采用的設(shè)備對象、應(yīng)用

的網(wǎng)絡(luò)層次(指OSI參考模型)及應(yīng)用的地理結(jié)構(gòu)等來分類。

軟/硬件負(fù)載均衡

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DNSLoadBalance,CheckPoinlFirewall-1ConnectConlrol等，它的優(yōu)點是基于特定環(huán)境，配置

簡樸，使用靈活，成本低廉，可以滿足一般的負(fù)載均衡需求。

軟件解決方案缺陷也較多，由于每臺服務(wù)器上安裝額外的軟件運營會消耗系統(tǒng)不定量的資源，越是功

能強(qiáng)大的模塊，消耗得越多，所以當(dāng)連接請求特別大的時候，軟件自身會成為服務(wù)器工作成敗的一個關(guān)鍵;

軟件可擴(kuò)展性并不是很好，受到操作系統(tǒng)的限制；由于操作系統(tǒng)自身的Bug,往往會引起安全訶題。

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)備完畢專門的任務(wù)，獨立于操作系統(tǒng)，整體性能得到大量提高，加上多樣化的負(fù)

載均衡策略，智能化的流量管理，可達(dá)成最佳的負(fù)載均衡需求。

負(fù)載均衡器有多種多樣的形式;，除了作為獨立意義上的負(fù)載均衡器外，有些負(fù)載均衡器集成在互換設(shè)

備中，置于服務(wù)器與Internet鏈接之間，有些則以兩塊網(wǎng)絡(luò)適配器將這一功能集成到PC中，一塊連接到

Internet上，一塊連接到后端服務(wù)器群的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上。

一般而言，硬件負(fù)教均衡在功能、性能上優(yōu)于軟件方式，但是成本昂貴。

本地/全局負(fù)載均衡

負(fù)載均衡從其應(yīng)用的地理結(jié)構(gòu)上分為本地負(fù)載均衡(LocalLoadBalance)和全局負(fù)載均衡(GlobalLoad

Balance,也叫地區(qū)負(fù)載均衡)，木地負(fù)載均衡是指對本地的服務(wù)儲群做負(fù)載均衡，全局負(fù)載均真是指對分別

放置在不同的地理位置、有不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的服務(wù)器群間作負(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，充足運用現(xiàn)有設(shè)備，避免服務(wù)器單點故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)流量的損失。其有靈活多樣的均衡策略把

數(shù)據(jù)流量合理地分派給服務(wù)器群內(nèi)的服務(wù)器共同承擔(dān)。即使是再給現(xiàn)有服務(wù)器擴(kuò)充升級，也只是簡樸地增

長一個新的服務(wù)器到服務(wù)群中，而不需改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、停止現(xiàn)有的服務(wù)。

全局負(fù)載均衡重要用于在一個多區(qū)域擁有自己服務(wù)器的站點，為了使全球用戶只以一個1P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，也可用于子公司分散站點分布廣的大公司通

JiIntranet（公司內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)）來達(dá)成資源統(tǒng)一合理分派的目的。

全局負(fù)載均衡有以下的特點：

實現(xiàn)地理位置無關(guān)性，可以遠(yuǎn)距離為用戶提供完全的透明服務(wù)。

除了能避免服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等的單點失效，也能避免由于ISP專線故障引起的單點失效。

解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，提高服務(wù)器響應(yīng)速度，服務(wù)就近提供，達(dá)成更好的訪問質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò)層次上的負(fù)載均衡

針對網(wǎng)絡(luò)上偵載過重的不同瓶頸所在,從網(wǎng)絡(luò)的不同層次入手,我們可以采用相應(yīng)的位載均衡技術(shù)來

解決現(xiàn)有問題。

隨著帶寬增長，數(shù)據(jù)流量不斷增大，網(wǎng)絡(luò)核心部分的數(shù)據(jù)接口將面臨瓶頸問題，原有的單一線路將很

難滿足需求，并且線路的升級乂過于昂貴甚至難以實現(xiàn)，這時就可以考慮采用鏈路聚合（Trunking）技術(shù)。

鏈路聚合技術(shù)（第二層負(fù)載均衡）將多條物理鏈路當(dāng)作一條單一的聚合邏輯鏈路使用，匣絡(luò)數(shù)據(jù)流最

由聚合邏輯鏈路中所有物理鏈路共同承擔(dān)，由此在邏輯上增大了鏈路的容量，使其能滿足帶寬增長的需

求,

現(xiàn)代負(fù)載均衡技術(shù)通常操作于網(wǎng)絡(luò)的第四層或第七層。第四層負(fù)載均衡將一個Internet上合法注冊的

IP地址映射為多個內(nèi)部服務(wù)器的IP地址，對每次TCP連接請求動態(tài)使用其中一個內(nèi)部IP地址，達(dá)成負(fù)載

均衡的目的。在第四層互換機(jī)中，此種均衡技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，一個目的地址是服務(wù)器群V【P（虛擬IP,

VirtualIPaddress）連接請求的數(shù)據(jù)包流經(jīng)互換機(jī)，互換機(jī)根據(jù)源端和目的IP地址、TCP或UDP端標(biāo)語和

一定的負(fù)載均衡策略，在服務(wù)器IP和VIP間進(jìn)行映射，選取服務(wù)器群中最佳的服務(wù)器來解決連接請求。

第七層負(fù)載均衡控制應(yīng)用層服務(wù)的內(nèi)容，提供了一種對訪問流量的高層控制方式，適合對HTTP服務(wù)

器群的應(yīng)用。第七層負(fù)載均衡技術(shù)通過檢查流經(jīng)的HTTP報頭，根據(jù)報頭內(nèi)的信息來執(zhí)行負(fù)載均衡任務(wù)。

第七層負(fù)載均衡優(yōu)點表現(xiàn)在如下幾個方面:

通過對HTTP報頭的檢查，可以檢測出HTTP400、500和600系列的錯誤信息，因而能透明地將連接

請求重新定向到另一臺服務(wù)器，避免應(yīng)用層故障。

可根據(jù)流經(jīng)的數(shù)據(jù)類型（如判斷數(shù)據(jù)包是圖像文獻(xiàn)、壓縮文獻(xiàn)或多媒體文獻(xiàn)格式等），把數(shù)據(jù)流量引向相

應(yīng)內(nèi)容的服務(wù)器來解決，增長系統(tǒng)性能。

能根據(jù)連接請求的類型，如是普通文本、圖象等靜態(tài)文檔請求，還是asp、cgi等的動態(tài)文檔請求，把相應(yīng)的

請求引向相應(yīng)的服務(wù)器來解決，提高系統(tǒng)的性能及安全性。

第七層負(fù)載均衡受到其所支持的協(xié)議限制（一般只有HTTP）,這樣就限制了它應(yīng)用的廣泛性，并且檢

查HTTP報頭會占用大量的系統(tǒng)資源，勢必會影響到系統(tǒng)的性能，在大量連接請求的情況下，負(fù)載均衡設(shè)

備自身容易成為網(wǎng)絡(luò)整體性能的瓶頸。

負(fù)載均衡策略

在實際應(yīng)用中，我們也許不想僅僅是把客戶端的服務(wù)請求平均地分派給內(nèi)部服務(wù)器，而不管服務(wù)器是

否宕機(jī)。而是想使PentiumIII服務(wù)器比PentiumII能接受更多的服務(wù)請求，一臺解決服務(wù)請求較少的服務(wù)

器能分派到更多的服務(wù)請求，出現(xiàn)故障的服務(wù)器將不再接受服務(wù)請求直至故障恢復(fù)等等。

選擇合適的負(fù)載均衡策略，使多個設(shè)備能很好的共同完畢任務(wù)，消除或避免現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布不均、

數(shù)據(jù)流量擁擠反映時間長的瓶頸＜在各負(fù)載均衡方式中，針對不同的應(yīng)用需求，在OSI參考模型的第二、

三、四、七層的負(fù)載均衡都有相應(yīng)的負(fù)載均衡策略。

負(fù)載均衡策略的優(yōu)劣及其實現(xiàn)的難易限度有兩個關(guān)鍵因素：一、負(fù)載均衡算法，二、對刖絡(luò)系統(tǒng)狀況

的檢測方式和能力。

考慮到服務(wù)請求的不同類型、服務(wù)器的不同解決能力以及隨機(jī)選擇導(dǎo)致的負(fù)載分派不均勻等問題，為

了更加合理的把負(fù)載分派給內(nèi)部的多個服務(wù)器，就需要應(yīng)用相應(yīng)的可以對的反映各個服務(wù)器解決能力及網(wǎng)

絡(luò)狀態(tài)的負(fù)載均衡算法:

輪循均衡(RoundRobin):每一次來自網(wǎng)絡(luò)的請求輪流分派給內(nèi)部中的服務(wù)器，從1至N然后重新

開始。此種均衡算法適合于服務(wù)相組中的所有服務(wù)器都有相同的軟硬件配置并且平均服務(wù)請求相對均衡的

情況。

權(quán)重輪循均衡(WeightedRoundRobin)：根據(jù)服務(wù)器的不同解決能力，給每個服務(wù)器分派不同的權(quán)值，使

其可以接受相應(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)宜是6,則服

務(wù)器A.B、C將分別接受到10%、30%、60%的服務(wù)請求。此種均衡算法能保證高性能的服務(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。

隨機(jī)均衡(Random):把來自網(wǎng)絡(luò)的請求隨機(jī)分派給內(nèi)部中的多個服務(wù)器。

權(quán)重隨機(jī)均衡(WeightedRandom):此種均衡算法類似于權(quán)重輪循算法，但是在解決請求分擔(dān)時是

個隨機(jī)選擇的過程。

響應(yīng)速度均衡(ResponseTime)：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)時間來決定哪一臺服務(wù)器來響應(yīng)客戶端的服務(wù)請求。此種均

衡算法能較好的反映服務(wù)器的當(dāng)前運營狀態(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。

最少連接數(shù)均衡(LeastConnection):客戶端的每一次請求服務(wù)在服務(wù)器停留的時間也許會有較大

的差異，隨著工作時間加長，假如采用簡樸的輪循或隨機(jī)均衡算法，每一臺服務(wù)器上的連接進(jìn)程也許會產(chǎn)

生極大的不同，并沒有達(dá)成真正的負(fù)載均衡.最少連接數(shù)均衡算法對內(nèi)部中需負(fù)載的每一臺服務(wù)器都有一

個數(shù)據(jù)記錄，記錄當(dāng)前該服務(wù)器正在解決的連接數(shù)量，當(dāng)有新的服務(wù)連接請求時，將把當(dāng)前請求分派給連

接數(shù)最少的服務(wù)器，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解決的請求服務(wù)，

如FTPo

解決能力均衡：此種均衡算法將把服務(wù)請求分派給內(nèi)部中解決負(fù)荷（根據(jù)服務(wù)器CPU型號、CPU數(shù)

量、內(nèi)存大小及當(dāng)前連接數(shù)等換算而成）最輕的服務(wù)器，由于考慮到了內(nèi)部服務(wù)器的解決能力及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)

運營狀況，所以此種均衡算法相對來說更加精確,特別適合運用到第七層（應(yīng)用層）負(fù)載均衡的情況下。

DNS響應(yīng)均衡（FlashDNS）:在Internet上，無論是HTTP、FTP或是其它的服務(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。在此均衡算法下，分處在不同地理位置的負(fù)載均衡設(shè)

備收到同一個客戶端的域名解析請求，并在同一時間內(nèi)把此域名解析成各自相相應(yīng)服務(wù)器的IP地址（即

與此負(fù)載均衡設(shè)備在同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)，而忽略其它的IP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)裁均衡是沒故意義的。

盡管有多種的負(fù)載均衡算法可以較好的把數(shù)據(jù)流量分派給服務(wù)器去負(fù)載，但假如負(fù)載均衡策略沒有對

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況的檢測方式和能力，一旦在某臺服務(wù)器或某段負(fù)載均衡設(shè)備與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)間出現(xiàn)故障的情況

下，負(fù)載均衡設(shè)備仍然把一部分?jǐn)?shù)據(jù)流量引向那臺服務(wù)器，這勢必導(dǎo)致大量的服務(wù)請求被丟失，達(dá)不到不

間斷可用性的規(guī)定。所以良好的負(fù)載均衡策略應(yīng)有對網(wǎng)絡(luò)故障、服務(wù)器系統(tǒng)故障、應(yīng)用服務(wù)故障的檢測方

式和能力：

Ping偵測：通過ping的方式檢測服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況，此種方式簡樸快速，但只能大體檢測出網(wǎng)絡(luò)

及服務(wù)器上的操作系統(tǒng)是否正常，對服務(wù)器上的應(yīng)用服務(wù)檢測就無能為力了。

TCPOpen偵測：每個服務(wù)都會開放某個通過TCP連接，檢測服務(wù)器上某個TCP端口（如Telnet的

23口，HTTP的80口等）是否開放來判斷服務(wù)是否正常。

HTTPURL偵測：比如向HTTP服務(wù)器發(fā)出一個對main.html文獻(xiàn)的訪問請求，假如收到錯誤信息，

則認(rèn)為服務(wù)器出現(xiàn)故障。

負(fù)載均衡策略的優(yōu)劣除受上面所講的兩個因索影響外，在有些應(yīng)用情況下，我們需要將來自同一客戶

端的所有請求都分派給同一臺服務(wù)器去承擔(dān)，例如服務(wù)器將客戶端注冊、購物等服務(wù)請求信息保存的本地

數(shù)據(jù)庫的情況下，把客戶端的子請求分派給同一臺服務(wù)器來解決就顯的至關(guān)重要了。有兩種方式可以解決

此問題，一是根據(jù)IP地址把來自同一客戶端的多次請求分派給同一臺服務(wù)器解決，客戶端1P地址與服務(wù)器

的相應(yīng)信息是保存在負(fù)載均衡設(shè)備上的；二是在客戶端瀏覽器cookie內(nèi)做獨一無二的標(biāo)記來把多次請求分

派給同一臺服務(wù)器解決，適合通過代理服務(wù)器上網(wǎng)的客戶端。

尚有一種途徑外返回模式（Ouio「PalhReturn）,當(dāng)客戶端連接請求發(fā)送給負(fù)載均衡設(shè)備的時候，中心

負(fù)載均衡設(shè)備將請求引向某個服務(wù)器，服務(wù)器的回應(yīng)請求不再返回給中心負(fù)載均衡設(shè)備，即繞過流量分派

器,直接返回給客戶端，因此中心負(fù)載均衡設(shè)備只負(fù)責(zé)接受并轉(zhuǎn)發(fā)請求，其網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)就減少了很多，并且

給客戶端提供了更快的響應(yīng)時間.此種模式一般用于HTTP服務(wù)器群，在各服務(wù)器上要安裝一塊虛擬網(wǎng)絡(luò)

適配器，并將其【P地址設(shè)為服務(wù)器群的VIP,這樣才干在服務(wù)器直接回應(yīng)客戶端請求時順利的達(dá)成三次握

手，

負(fù)載均衡實行要素

負(fù)載均衡方案應(yīng)是在網(wǎng)站建設(shè)初期就應(yīng)考慮的問題，但是有時隨著訪問流量的爆炸性增長，超過決策

者的意料，這也就成為不得不面對的問題。當(dāng)我們在引入某種負(fù)載均衡方案乃至具體實行時，像其他的許

多方案同樣，一方面是擬定當(dāng)前及將來的應(yīng)用需求，然后在代價與收效之間做出權(quán)衡。

針對當(dāng)前及將來的應(yīng)用需求，分析網(wǎng)絡(luò)瓶頸的不同所在，我們就需要確立是采用哪一類的負(fù)載均衡技術(shù),

采用什么樣的均衡策略，在可用性、兼容性、安全性等等方面要滿足多大的需求，如此等等。

不管負(fù)載均衡方案是采用花費較少的軟件方式，還是購買代價高昂在性能功能上更強(qiáng)的第四層互換機(jī)、負(fù)

載均衡器等硬件方式來實現(xiàn)，亦或其他種類不同的均衡技術(shù)，下面這幾項都是我們在引入均衡方案時也許

要考慮的問題：

1、性能：性能是我們在引入均衡方案時需要重點考慮的問題，但也是一個最難把握的問題。衡量性能時可

將每秒鐘通過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包數(shù)目做為一個參數(shù)，另一個參數(shù)是均衡方案中服務(wù)器群所能解決的最大并發(fā)連

接數(shù)目，但是，假設(shè)一個均衡系統(tǒng)能解決百萬計的并發(fā)連接數(shù)，可是卻只能以每秒2個包的速率轉(zhuǎn)發(fā)，這顯

然是沒有任何作用的。性能的優(yōu)劣與負(fù)載均衡設(shè)備的解決能力、采用的均衡策略息息相關(guān)，并且有兩點需

要注意：一、均衡方案對服務(wù)器群整體的性能,這是響應(yīng)客戶端連接請求速度的關(guān)鍵；二、負(fù)載均衡設(shè)備

自身的性能，避免有大量連接請求時自身性能局限性而成為服憲瓶頸。有時我們也可以考慮采用混合型負(fù)

我均衡策略來提高服務(wù)器群的總體性能，如DNS負(fù)載均衡與NAT負(fù)載均衡相結(jié)合。此外，針對有大量靜

態(tài)文檔請求的站點，也可以考慮采用高速緩存技術(shù)，相對來說更節(jié)省費用，更能提高響應(yīng)性能；對有大量

ssl/xml內(nèi)容傳輸?shù)恼军c，更應(yīng)考慮采用ssl/xml加速技術(shù)。

2、可擴(kuò)展性：IT技術(shù)日新月異，一年以前最新的產(chǎn)品，現(xiàn)在或許已是網(wǎng)絡(luò)中性能最低的產(chǎn)品；業(yè)務(wù)量的急

速上升，一年前的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在需要新一輪的擴(kuò)展。合適的均衡解決方案應(yīng)能滿足這些需求，能均衡不同操作

系統(tǒng)和硬件平臺之間的負(fù)載，能均衡HTTP、郵件、新聞、代理、數(shù)據(jù)庫、防火墻和Cache筆不同服務(wù)器

的負(fù)載，并且能以對客戶端完全透明的方式動態(tài)增長或刪除某些資源。

靈活性：均衡解決方案應(yīng)能靈活地提供不同的應(yīng)用需求，滿足應(yīng)用需求的不斷變化.在不同的服務(wù)器群有

不司的應(yīng)用需求時，應(yīng)有多樣的均衡策略提供更廣泛的選擇。

可靠性：在對服務(wù)質(zhì)量規(guī)定較高的站點，負(fù)載均衡解決方案應(yīng)能為服務(wù)器群提供完全的容錯性和高可用性。

但在負(fù)載均衡設(shè)備自身出現(xiàn)故障時，應(yīng)當(dāng)有良好的冗余解決方案，提高可靠性。使用冗余時，處在同一個冗

余單元的多個負(fù)載均衡設(shè)備必須具有有效的方式以便互相進(jìn)行監(jiān)控，保護(hù)系統(tǒng)盡也許地避免遭受到重大故

障的損失。

3、易管理性：不管是通過軟件還是硬件方式的均衡解決方案，我們都希望它有靈活、直觀和安全的管理方

式.這樣便于安裝、配置、維護(hù)和監(jiān)控，提高工作效率，避免差錯。在硬件負(fù)載均衡設(shè)備上，目前重要有三

種管理方式可供選擇：一、命令行接口(CLI：CommandLineInterface),可通過超級終端連接負(fù)載均衡

設(shè)備串行接口來管理，也能telnet遠(yuǎn)程登錄管理，在初始化配置時，往往要用到前者；二、圖形用戶接口

(GUI：GraphicalUserInterfaces),有基于普通web頁的管理,也有通過JavaApplet進(jìn)行安全管理,一般

都需要管理端安裝有,某個版木的瀏覽器；三，SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol,簡樸網(wǎng)絡(luò)管理

協(xié)議)支持，通過第三方網(wǎng)絡(luò)管理軟件對符合SNMP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備進(jìn)行管理。

負(fù)載均衡配置實例

DNS負(fù)載均衡

DNS負(fù)載均衡技術(shù)是在DNS服務(wù)器中為同一個主機(jī)名配置多個IP地址，在應(yīng)答DNS查詢時.DNS服

務(wù)器對每個查詢將以DNS文獻(xiàn)中主機(jī)記錄的IP地址按順序返回不同的解析結(jié)果，將客戶端的訪問引導(dǎo)到

不司的機(jī)器上去，使得不同的客戶端訪問不同的服務(wù)器，從而達(dá)成負(fù)載均衡的目的。

DNS負(fù)我均衡的優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)簡樸易行，并且服務(wù)器可以位于inlernet上任意的位置。但它也存在不少

缺陷：

為了使本DNS服務(wù)器和其他DNS服務(wù)器及時交互，保證DNS數(shù)據(jù)及時更新，使地址能隨機(jī)分派，一般都

要將DNS的刷新時間設(shè)立的較小，但太小將會使DNS流量大增導(dǎo)致額外的網(wǎng)絡(luò)問題。

一旦某個服務(wù)器出現(xiàn)故障，即使及時修改了DNS設(shè)立，還是要等待足夠的時間(刷新時間)才干發(fā)揮作用,

在此期間，保存了故障服務(wù)器地址的客戶計算機(jī)將不能正常訪問服務(wù)器。

DNS負(fù)載均衡采用的是簡樸的輪循負(fù)載算法，不能區(qū)分服務(wù)器的差異，不能反映服務(wù)器的當(dāng)前運營狀態(tài)，

不能做到為性能較好的服務(wù)器多分派請求，甚至?xí)霈F(xiàn)客戶請求集中在某一臺服務(wù)器上的情況。

要給每臺服務(wù)器分派一個internet上的IP地址，這勢必會占用過多的IP地址。

判斷一個站點是否采用了DNS負(fù)載均衡的最簡樸方式就是連續(xù)的ping這個域名，假如多次解析返回

的IP地址不相同的話，那么這個站點就很也許采用的就是較為普遍的DNS負(fù)載均衡。但也不一定，由于假

如采用的是DNS響應(yīng)均衡，多次解析返回的IP地址也也許會不相同。不妨試試Ping下.cuM.cw

現(xiàn)假設(shè)有三臺服務(wù)器來應(yīng)對tom的請求。在采用BIND8.xDNS服務(wù)器的umx系統(tǒng)上實現(xiàn)起來比較簡

樸，只需在該域的數(shù)據(jù)記錄中添加類似下面的結(jié)果：

wwwlINA

www2INA

www3INA

wv/wINCNAMEwww1

wv/wINCNAMEw\vw2

wv/wINCNAMEwww3

在NT下的實現(xiàn)也很簡樸，下面具體介紹在win2023server下實現(xiàn)DNS負(fù)載均衡的過程,NT4.0類似：

打開“管理工具”下的“DNS”，進(jìn)入DNS服務(wù)配置控制臺。

打開相應(yīng)DNS服務(wù)器的“屬性”，在“高級”選項卡的“服務(wù)器選項”中,選中“啟用循環(huán)”復(fù)選框。此

步相稱于在注冊表記錄HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\DNS\Parameters中

添加一個雙字節(jié)制值（dword值）RoundRobin,值為1。

打開正向搜索區(qū)域的相應(yīng)區(qū)域（如）,新建主機(jī)添加主機(jī)（A）資源記錄，記錄如卜.：

wwwINA

wwwINA

wwwINA

在這里可以看到的區(qū)別是在NT卜一個主機(jī)名相應(yīng)多個IP地址記錄，但在unix卜，是先添加多個不同的主

機(jī)名分別相應(yīng)個自的IP地址，然后再把這些主機(jī)賦同一個別名（CNAME）米實現(xiàn)的。

在比需要注意的是,NT下木地子網(wǎng)優(yōu)先級會取代多宿主名稱的循環(huán)復(fù)用，所以在測試時，假如做測試用的

客戶機(jī)IP地址與主機(jī)資源記錄的IP在同一有類掩碼范圍內(nèi)，就需要清除在“高級”選項卡“服務(wù)器選項”

中的“啟用netmask排序”。

NAT負(fù)載均衡

NAI'(NetworkAddressIranslation網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)簡樸地說就是將一個IP地址轉(zhuǎn)換為另一個IP地址,

一般用于未經(jīng)注冊的內(nèi)部地址與合法的、已獲注冊的InternetIP地址間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。合用于解決InternetIP

地址緊張、不想讓網(wǎng)絡(luò)外部知道由部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等的場合下。每次NAT轉(zhuǎn)換勢必會增長NAT設(shè)備的開銷，但

這種額外的開銷對于?大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)來說都是微局限性道的，除非在高帶寬有大量NAT請求的網(wǎng)絡(luò)上。

NAT負(fù)載均衡將一個外部IP地址映射為多個內(nèi)部IP地址，對每次連接請求動態(tài)地轉(zhuǎn)換為一個內(nèi)部服

務(wù)器的地址，將外部連接請求引到轉(zhuǎn)換得到地址的那個服務(wù)器匕從而達(dá)成負(fù)載均衡的目的。

NAT負(fù)載均衡是一種比較完善的負(fù)載均衡技術(shù)，起著NAT負(fù)載均衡功能的設(shè)備一般處在內(nèi)部服務(wù)器

到外部網(wǎng)間的網(wǎng)關(guān)位置，如路由器、防火墻、四層互換機(jī)、專用負(fù)載均衡器等，均衡算法也較靈活，如隨機(jī)

選擇、最少連接數(shù)及響應(yīng)時間等來分派負(fù)載。

NAT負(fù)載均衡可以通過軟硬件方式來實現(xiàn)。通過軟件方式來實現(xiàn)NAT負(fù)載均衡的設(shè)備往往受到帶寬

及系統(tǒng)自身解決能力的限制，由于NAT比較接近網(wǎng)絡(luò)的低層，因此就可以將它集成在硬件設(shè)備中，通常這

樣的硬件設(shè)備是第四層互換機(jī)和專用負(fù)載均衡器，第四層互換機(jī)的?項重要功能就是NAT負(fù)載均衡。

下面以實例介紹一下Cisco路由器NAT負(fù)載均衡的配置：

現(xiàn)有一臺有一個串行接口和一個Ethernet接口的路由器,Ethernet口連接到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上有三

臺web服務(wù)器，但都只是低端配置，為了解決好來自Inlernet上大量的web連接請求，因此需要在此路由器

上做NAT負(fù)載均衡配置.，把發(fā)送到web服務(wù)器合法InternetIP地址的報文轉(zhuǎn)換成這三臺服務(wù)器的內(nèi)部本地

地址。其具體配置過程如下：

做好路由器的基本配置，并定義各個接口在做NAT時是內(nèi)部還是外部接口.

然后定義一個標(biāo)準(zhǔn)訪問列表(standardaccesslisl),用來標(biāo)記要轉(zhuǎn)換的合法IP地址。

再定義NAT地址池來標(biāo)記內(nèi)部web服務(wù)器的本地地址，注意要用到關(guān)鍵字roiary,表白我們要使用輪循

(RoundRobin)的方式從NAT地址池中取出相應(yīng)IP地址來轉(zhuǎn)換合法IP報文。

最后，把H的地址為訪問表中IP的報文轉(zhuǎn)換成地址池中定義的IP地址。

相應(yīng)配置文獻(xiàn)如下：

interfaceEthemetO/O

ipaddress48

ipnatinside

i

interfaceSerial0/0

ipaddress48

ipnatoutside

!

ipaccess-list1permit

ipnatpoolwebsrvnetmask48typerotary

ipnatinsidedestinationlist1poolwebsrv

所有發(fā)往目的地址為

webserveri200.200.1.2的報文將以輪循

192.168.1.1的方式引到內(nèi)部三臺服務(wù)器上

internet

webserver2en0：192.168.1.4/29

192.168.1.2sr0:200.200.1.1/29

webserver3

192.168.1.3

反向代理負(fù)載均衡

普通代理方式是代理內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶訪問internet上服務(wù)器的連接請求，客戶端必須指定代理服務(wù)器，并

將本來要直接發(fā)送到internet上服務(wù)器的連接請求發(fā)送給代理服務(wù)器解決。

反向代理(ReverseProxy)方式是指以代理服務(wù)器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)

部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務(wù)器對外

就表現(xiàn)為?個服務(wù)器。

反向代理負(fù)載均衡技術(shù)是把將來自internet上的連接請求以反向代理的方式動態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上

的多臺服務(wù)器進(jìn)行解決，從而達(dá)成負(fù)載均衡的目的。

反向代理負(fù)教均衡能以軟件方式來實現(xiàn)，如叩achemod_proxy、netscapeproxy等，也可以在高速緩存

器、負(fù)載均衡器等硬件設(shè)備上實現(xiàn)。反向代理負(fù)載均衡可以將優(yōu)化的負(fù)載均衡策略和代理服務(wù)器的高速

緩存技術(shù)結(jié)合在一起，提高靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問速度，提供有益的性能；由于網(wǎng)絡(luò)外部用戶不能直接訪問真實

的服務(wù)器，具有額外的安全性（同理,NAT負(fù)載均衡技術(shù)也有此優(yōu)點）。

其缺陷重要表現(xiàn)在以下兩個方面：

反司代理是處在OSI參考模型第七層應(yīng)用的，所以就必須為每一種應(yīng)用服務(wù)專門開發(fā)一個反向代理服務(wù)器,

這樣就限制了反向代理負(fù)載均衡技術(shù)的應(yīng)用范圍，現(xiàn)在一般都用于對web服務(wù)器的負(fù)載均衡。

針對每一次代理，代理服務(wù)器就必須打開兩個連接，一個對外，一個對內(nèi)，因此在并發(fā)連接請求數(shù)量非常

大的時候，代理服務(wù)器的負(fù)載也就非常大了，在最后代理服務(wù)器自身會成為服務(wù)的瓶頸。

?般來講，可以用它來對連接數(shù)量不是特別大，但每次連接都需要消耗大量解決資源的站點進(jìn)行負(fù)載

均衡，如searcho

下面以在叩achemod_proxy下做的反向代理負(fù)載均衡為配置實例：在站點.com,我們按提供的內(nèi)容進(jìn)

行分類，不同的服務(wù)器用于提供不同的內(nèi)容服務(wù)，將對，對，對，對:〃.com上，從而減輕本apache服務(wù)器的

承擔(dān)，達(dá)成負(fù)載均衡的目的。

,方面要擬定域名.com在DNS上的記錄相應(yīng)apache服務(wù)器接口上具有internet合法注冊的IP地址，這

樣才干使internet卜對.com的所有連接請求發(fā)送給本臺apache服務(wù)器4

在本臺服務(wù)器的叩ache配置文獻(xiàn)httpd.conf中添加如下設(shè)立：

proxypass/news

proxypass/il

proxypass/life

proxypass/love

注意，此項設(shè)立最佳添加在httpd.conf文獻(xiàn)“Section2”以后的位置，服務(wù)器-3也應(yīng)是具有

相應(yīng)功能的www服務(wù)器，在重啟服務(wù)時，最佳用apachecllconfigtesi命令檢查一下配置是否有誤.

混合型負(fù)載均衡

在有些大型網(wǎng)絡(luò)，由于多個服務(wù)器群內(nèi)硬件設(shè)備、各自的規(guī)模、提供的服務(wù)等的差異，我們可以考慮

給每個服務(wù)器群采用最合適的負(fù)載均衡方式，然后又在這多個服務(wù)器群間再?次負(fù)載均衡或群集起來以?

個整體向外界提供服務(wù)（即把這多個服務(wù)器群當(dāng)做一個新的服務(wù)器群），從而達(dá)成最佳的性能。我們將這

種方式稱之為混合型負(fù)載均衡。此種方式有時也用于單臺均衡設(shè)備的性能不能滿足大量連接請求的情況

下，

卜圖展示了一個應(yīng)用示例，三個服務(wù)器群針對各自的特點，分別采用了不同的負(fù)載均衡方式。當(dāng)客戶

端發(fā)出域名解析請求時,DNS服務(wù)器依次把它解析成三個服務(wù)器群的V1P,如此把客戶端的連接請求分別

引句三個服務(wù)器群，從而達(dá)成了再一次負(fù)載均衡的目的。

在圖中大家也許注意到，負(fù)載均衡設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)拓樸上，可以處在外部網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)間網(wǎng)美的位置，也

可以和內(nèi)部服務(wù)器群處在并行的位置.，甚至可以處在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或internei上的任意位置，特別是在采用群集

負(fù)載均衡時，主線就沒有單獨的負(fù)載均衡設(shè)備。

服務(wù)器群內(nèi)各服務(wù)器只有提供相同內(nèi)容的服務(wù)才有負(fù)載均衡的意義，特別是在DNS負(fù)載均衡時。要不

然：這樣會導(dǎo)致大量連接請求的丟失或由于多次返回內(nèi)容的不同給客戶導(dǎo)致混亂.

所以，如圖的這個示例在實際中也許沒有多大的意義，由于如此大的服務(wù)內(nèi)容相同但各服務(wù)器群存在

大量差異的網(wǎng)站并不多見。但做為一個示例，相信還是很有參考意義的.

DNS服務(wù)器以輪循解析的方式將

客戶端清求5I向不同的負(fù)載均衡

設(shè)備，然后負(fù)載均衡設(shè)備又對各

負(fù)載均衡服務(wù)器自的服務(wù)器群做負(fù)載均衡。

服務(wù)器群

群集負(fù)載均衡

IIIIIII□

服務(wù)器群

___D

負(fù)載均衡服務(wù)器

服務(wù)器群

負(fù)載均衡技術(shù)之負(fù)載均衡器簡介

負(fù)載均衡器可以根據(jù)實際的響應(yīng)時間制定優(yōu)先級交付決策，從而實現(xiàn)高性能、智能化流量管理，達(dá)成

最佳的服務(wù)器群性能。采用第七層應(yīng)用控制還可以減少通信高峰期的錯誤訊息，由于差錯控制和流最管理

技術(shù)可以偵測到一些錯誤信息，并透明地將會話重定向到另一個服務(wù)器，使用戶順利地進(jìn)行使用。例如，服

務(wù)器A不可用或者數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)錯誤，錯誤信息將會返回到負(fù)載均衡器上，然后會將客戶的訪問指向服務(wù)器

B或者將消息重放到其他數(shù)據(jù)庫中去，整個過程對用戶是透明的。

目前，許多廠商推出了專用于平衡服務(wù)器負(fù)載的負(fù)載均衡器。目前負(fù)載均衡器生產(chǎn)商有:Intel、Alteon

Web>ArrowPoinl（已被思科并購）.CoyotePoint、F5NetworksFoundryNetworksHydraWeb以及RADWare

等，

負(fù)載均衡器的形式多種多樣，作為啟動器，它以各種形式和大小出現(xiàn)。一些廠商，WAlteon.ArrowPoint,

將負(fù)載均衡器集成到互換設(shè)備中，置于服務(wù)器與Internet鏈接之間;而此外一些廠商，如CoyotePoint、F5

Networks以及HydraWeb,則運用兩塊網(wǎng)絡(luò)適配器將這一功能集成到PC中，其中一塊連接到前端止于Web

服務(wù)器的Hub上，另一塊通過路由器或其他設(shè)備連接到Iniemet上。一旦負(fù)載均衡設(shè)備檢測到所管理的每

臺服務(wù)器承載的負(fù)荷量，它會按照?定的算法來分派通信。ArrowPoint公司的CS-100、F5的Big/ip、以

及CoyotePoint公司的均衡器都支持循環(huán)均衡功能。其解決方法是，均衡器同時向所有可用服務(wù)器以命令

序列方式發(fā)送相同數(shù)量的請求。Alteon的AceSwitch180^CoyotePoint的均衡器、F5Networks的Big/ip

以及RADWare的Web服務(wù)定向器支持這樣一種均衡方法:它能以最小的TCP鏈接將請求發(fā)送到服務(wù)器。

ArrowPoint的CS-100還支持靜態(tài)負(fù)荷均衡選項，這就是說，為服務(wù)器分派請求是建立在事先已指定負(fù)荷

量的基礎(chǔ)之上的。

舉個簡樸例子，使用Pentium300的機(jī)器應(yīng)比Pentium200承載更多的請求。

山于采用了負(fù)載均衡技術(shù)，自動故障恢復(fù)得以實現(xiàn)，服務(wù)的時間可以延長,24X7可靠性和連續(xù)運營成

為也許。此外，負(fù)載均衡器一股也支持途徑外返回模式，即繞過流量分派器，為那些焦急等待大量數(shù)據(jù)文獻(xiàn)

請求響應(yīng)的客戶提供更快的響應(yīng)E寸間。

總之，假如負(fù)載均衡需求簡樸，也就是說，只是接近于通過所有服務(wù)器的“共享”級水平，并且網(wǎng)絡(luò)環(huán)

境也只是由低速LAN組成，則不需要太高級的均衡產(chǎn)品。同樣的，若是靜態(tài)內(nèi)容傳輸，則只要具有循環(huán)分

派功能的負(fù)載均衡器也就可以了,

在最新的負(fù)載均衡產(chǎn)品中，智能化越來越明顯。一些智能化的負(fù)載均衡器可以偵測到像數(shù)據(jù)庫錯誤、

服務(wù)器不可用等信息，從而采用措施使會話恢復(fù)和重定向服務(wù)器，使電子商務(wù)可以得以順利進(jìn)行。多址負(fù)

載均衡器可以對客戶發(fā)來的訪問請求進(jìn)行解析，計算出最佳地址，然后將該地址返回客戶，使客戶自動連

接到對其請求來說最佳的數(shù)據(jù)中心。

典型產(chǎn)品：Intel網(wǎng)擎負(fù)載均衡器

負(fù)載均衡服務(wù)具體分為本地負(fù)載均衡服務(wù)和遠(yuǎn)程負(fù)載均衡服務(wù)。英特爾公司的網(wǎng)擎(IntelNe【Siruclure)7170

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用負(fù)載均衡器，可應(yīng)用于本地負(fù)載均衡服務(wù)。該設(shè)備可以平衡服務(wù)器群中所有的服務(wù)器和應(yīng)用之間

的通信負(fù)載，根據(jù)實時響應(yīng)時間進(jìn)行判斷，將任務(wù)交由負(fù)載最輕的服務(wù)器來解決，以實現(xiàn)真正的智能通信

管理和優(yōu)秀的服務(wù)器群性能。服務(wù)器故障切換和多重冗余特性可以讓通信繞過故障點，從而使用戶站點始

終保持運營和可訪問性。并且，每次提供負(fù)載均衡服務(wù)后,7170網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用負(fù)載均衡器都有記錄，天天都會自

動生成一個報告，客戶通過這一報告還能了解流量的分布情況。

英特爾網(wǎng)擎系列中的7190多址負(fù)載均衡器可用于遠(yuǎn)程負(fù)載均衡服務(wù)。這一設(shè)備針對擁有多個網(wǎng)站地址的

公司進(jìn)行專門設(shè)計，可以根據(jù)單個URL地址將通信路由到方便可用的站點，從而實現(xiàn)廣域網(wǎng)范圍的負(fù)載平

衡,為了提高響應(yīng)速度,7190采用“快速響應(yīng)模式”，使所有的站點都能對同一用戶的訪問請求作出響應(yīng),

響應(yīng)最快的站點將接受并完畢這一訪問任務(wù)，而不是在發(fā)生用戶請求時計算“最快”的路由因而產(chǎn)生額外

的延遲時間。管理員可以采用這種模式保證很短的服務(wù)器響應(yīng)時間，也可以選擇對用戶滿意度產(chǎn)生更大影

響的其他算法。系統(tǒng)在后臺收集多站點狀態(tài)信息，如服務(wù)器響應(yīng)時間、通信量、本地系統(tǒng)狀態(tài)，從而使7190

可以立即擬定每個數(shù)據(jù)中心的狀態(tài)，并將訪問導(dǎo)向最佳站點。

IDC機(jī)房的負(fù)載均衡服務(wù)

大部分的個人網(wǎng)站在一開始或許只是跟幾十人上百人共享的一個虛擬主機(jī)空間，然后隨著內(nèi)容的增長

和訪問量的增長，虛擬主機(jī)的帶寬、空間已經(jīng)不能滿足需求，站長就得開始考慮為網(wǎng)站購置一臺獨立的服

務(wù)器，使用100M共享甚至是10M獨享帶寬；而當(dāng)網(wǎng)站繼續(xù)發(fā)展，訪問的用戶也已經(jīng)遍布大江南北，站長

又得考慮電信網(wǎng)通的互通問題，在南方和北方各放置一臺服務(wù)器作為鏡像站點，或是采用雙線接入；當(dāng)這

個網(wǎng)站訪問量更大時，一味的增長帶寬和設(shè)立鏡像站點無疑會使網(wǎng)站運營成本劇增，加上單個服務(wù)器自身

也有性能和線程的瓶頸，在并發(fā)訪問量較大并且集中在一臺服務(wù)器的時候，”Server2。busy”就出現(xiàn)「而

這時站長應(yīng)當(dāng)采用什么方式使得網(wǎng)站在高訪問量的時候仍然擁有較好的訪問效果呢？這就牽涉到負(fù)載

均衡的話題。

我們之前討論過CDN,其實CDN除了加速之外，也具有分流的效果，因此在負(fù)載均衡領(lǐng)域也有不少應(yīng)

用，其實基本上緩存（Cache）+鏡像技術(shù)都有分流作用，但是如何分流還是需要?個負(fù)載均衡設(shè)備進(jìn)行引

導(dǎo)，所以，我們今天專門討論負(fù)載均衡技術(shù)。

關(guān)于負(fù)載均衡服務(wù)

負(fù)載均衡服務(wù)可以平衡服務(wù)器群中的所有的服務(wù)器和應(yīng)川之間的通信負(fù)載，根據(jù)實時響應(yīng)時間進(jìn)行判

斷將任務(wù)交由負(fù)載最輕的服務(wù)器來解決，以實現(xiàn)真正的智能通信管理和最佳的服務(wù)器群性能。負(fù)載均衡

技術(shù)控制第四層到第七層的應(yīng)用/內(nèi)容，從而對不同類型的客戶和應(yīng)用實現(xiàn)了優(yōu)先級劃分和差別服務(wù)，使用

第七層智能會話恢復(fù)技術(shù)，同時可以檢測出HTTP400,500和600系列的錯誤。它透明地將交易重新定向到

另一臺服務(wù)器，從而使系統(tǒng)可以完畢該交易。服務(wù)器故障切換和多重冗余特性可以讓通信繞過故障點，從

而使網(wǎng)站始終保持運營和可訪問性。

實現(xiàn)負(fù)載均衡的方法

關(guān)于實現(xiàn)負(fù)載均衡的方法，網(wǎng)上也有不少相關(guān)討論，以下做一些引用：

1.基于特定服務(wù)器軟件的負(fù)教均衡

很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都支持“重定向”功能，例如在H1TP協(xié)議中支持Locat2n指令，接受到這個指令的瀏

覽器將自動重定向到Location指明的另一個URL上。由于發(fā)送Location指令比起執(zhí)行服務(wù)請求，對Web

服務(wù)器的負(fù)載要小的多，因此可以根據(jù)這個功能來設(shè)計一種負(fù)載均衡的服務(wù)器。

任何時候Web服務(wù)器認(rèn)為自己負(fù)載較大的時候，它就不再宜接發(fā)送回瀏覽器請求的網(wǎng)頁，而是送回一個

Location指令，讓瀏覽器去服務(wù)器集群中的其他服務(wù)器上獲得所需要的網(wǎng)頁。

在這種方式下，服務(wù)器自身必須支持這種功能，然而具體實現(xiàn)起來卻有很多困難，例如一臺服務(wù)器如

何能保證它重定向過的服務(wù)器是比較空閑的，并且不會再次發(fā)送Location指令,Location指令和瀏覽器都沒

有這方面的支持能力，這樣很容易在瀏覽器上形成一種死循環(huán)。

因此這種方式實際應(yīng)用當(dāng)中并不多見，使用這種方式實現(xiàn)的服務(wù)器集群軟件也較少。有些特定情況下

可以使用CGI（涉及使用FastCGI或mod_perl擴(kuò)展來改善性能）來模擬這種方式去分擔(dān)負(fù)載，而Web服務(wù)器

仍然保持簡潔、高效的特性，此時避免Location循環(huán)的任務(wù)將由用戶的CGI程序來承擔(dān)。

2.基于DNS的負(fù)載均衡

由于基于服務(wù)器軟件的負(fù)載均衡需要改動軟件，因此經(jīng)常是得不償失，負(fù)載均衡最佳是在服務(wù)器軟件

之外來完畢，這樣才干運用現(xiàn)有服務(wù)器軟件的種種優(yōu)勢。最早的負(fù)載均衡技術(shù)是通過DNS服務(wù)中的隨機(jī)名

字解析來實現(xiàn)的，在DNS服務(wù)器中，可認(rèn)為多個不同的地址配置同一個名字，而最終查詢這個名字的客戶

機(jī)將在解析這個名字時得到其中的一個地址。因此，對于同一個名字，不同的客戶機(jī)會得到不同的地址，他

們也就訪問不同地址上的Web服務(wù)器，從而達(dá)成負(fù)載均衡的目的。

例如假如希望使用=/、Weh服務(wù)器來問應(yīng)對met的HTTP請求，就可以設(shè)立該域的DNS服務(wù)器中關(guān)于

該域的數(shù)據(jù)涉及有與下面例子類似的結(jié)果：

wwwlINA

www2INA

www3INA

wwwINCNAMEwww1

wwwINCNAMEwww2

wwwINCNAMEwww3

此后外部的客戶機(jī)就也許隨機(jī)的得到相應(yīng)WWW的不同地址,那么隨后的HTTP請求也就發(fā)送給不同

地址了。

DNS負(fù)載均衡的優(yōu)點是簡樸、易行.并且服務(wù)器可以位于互聯(lián)網(wǎng)的任意位置上.當(dāng)前使用在涉及

Yahoo在內(nèi)的Web站點上。然而它也存在不少缺陷，一個缺陷是為了保證DNS數(shù)據(jù)及時更新，一般都要將

DNS的刷新時間設(shè)立的較小，但太小就會導(dǎo)致太大的額外網(wǎng)絡(luò)流量，并且更改了DNS數(shù)據(jù)之后也不能立即

生.效:第二點是DNS負(fù)載均衡無法得知服務(wù)器之間的美異.它不能做到為性能較好的服務(wù)器多分派清?求.

也不能了解到服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài),甚至?xí)霈F(xiàn)客戶請求集中在某一臺服務(wù)器上的偶爾情況。

3.反向代理負(fù)載均衡

使用代理服務(wù)器可以將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的Web服務(wù)器，使用這種加速模式顯然可以提高靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問

速度。因此也可以考慮使用這種技術(shù)，讓代理服務(wù)器將請求均勻轉(zhuǎn)發(fā)給多臺內(nèi)部Web服務(wù)器之一上，從而

達(dá)成負(fù)載均衡的目的。這種代理方式與普通的代理方式有所不同，標(biāo)準(zhǔn)代理方式是客戶使用代理訪問多個

外部Web服務(wù)器,而這種代理方式是多個客戶使用它訪問內(nèi)部Web服務(wù)器，因此也被稱為反向代理模式。

實現(xiàn)這個反向代理能力并不能算是一個特別復(fù)雜的任務(wù)、但是在負(fù)載均衡中規(guī)定特別特他效率，這樣

實現(xiàn)起來就不是十分簡樸的了。每針對一次代理，代理服務(wù)器就必須打開兩個連接，一個為對外的連接，一

個為對內(nèi)的連接，因此對十連接請求數(shù)量非常大的時候，代理服務(wù)器的負(fù)載也就非常之大了，在最后反向

代理服務(wù)器會成為服務(wù)的瓶頸。

例如，使用Apache的modrproxy模塊來實現(xiàn)負(fù)載均衡功能時，提供的并發(fā)連接數(shù)量受Apache自身的

并發(fā)連接數(shù)量的限制。一般來講,可以使用它來對連接數(shù)量不是特別大,但每次連接都需要消耗大量解決

資源的站點進(jìn)行負(fù)載均衡，例如搜尋。

使用反向代理的好處足，可以將負(fù)載均衡和代理服務(wù)器的高速緩存技術(shù)結(jié)合在一起，提供有窗的性能,

具有額外的安全性,外部客戶不能直接訪問真實的服務(wù)器。并且實現(xiàn)起來可以實現(xiàn)較好的負(fù)載均衡策略，

將負(fù)載可以非常均衡的分給內(nèi)部服務(wù)器.不會出現(xiàn)負(fù)載集中到某個服務(wù)器的偶爾現(xiàn)象。

4.基于NAT的負(fù)載均衡技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為在內(nèi)部地址和外部地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便具有內(nèi)部地址的計算機(jī)能訪問外部網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng)

外部網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)訪問地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)擁有的某一外部地址時，地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將其轉(zhuǎn)發(fā)到一個映射的

內(nèi)部地址上。因此假如地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將每個連接均勻轉(zhuǎn)換為不同的內(nèi)部服務(wù)器地址.此后外部網(wǎng)絡(luò)中的

計算機(jī)就各自與自己轉(zhuǎn)換得到的地址上服務(wù)器進(jìn)行通信，從而達(dá)成負(fù)載分擔(dān)的目的。

地址轉(zhuǎn)換可以通過軟件方式來實現(xiàn)，也可以通過硬件方式來實現(xiàn)。使用硬件方式進(jìn)行操作一般稱為互

換.而當(dāng)互換必須保存TCP連接信息的時候，這種針對OSI網(wǎng)絡(luò)層的操作就被稱為第四層互換。支持負(fù)載

均衡的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為第四層互換機(jī)的一種重要功能.由于它;于定制的硬件芯片.因此其性能非常優(yōu)秀.

很多互換機(jī)聲稱具有400MB-800MB的第四層互換能力。

使用軟件方式來實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的負(fù)載均衡則要實際的多,除了一些廠商提供的解決方法之外.

更有效的方法是使用免費的自由軟件來完畢這項任務(wù)。其中涉及LinuxVirlualServerProject中的NAT實

現(xiàn)方式，或者本文作者在FreeBSD下對natd的修訂版本。一般來講，使用這種軟件方式來實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，中

心負(fù)載均衡器存在帶寬限制,在100MB的快速以太網(wǎng)條件下，能得到最快達(dá)80MB的帶寬.然而在實際應(yīng)

用在也許只有40MB-60MB的可用帶寬。

IDC提供的負(fù)載均衡服務(wù)

IDC提供的負(fù)載均衡服務(wù)有：

大類小類

共享負(fù)載均衡

本地負(fù)載均衡(SharedLoadBalancingService)

(ServerLoadBalancing)獨享負(fù)載均衡服務(wù)

(DcdcatedLoadBalancingService)

異地負(fù)載均衡服務(wù)異地負(fù)載均衡服務(wù)

(WebsiteLoadBalancingService)(WebsiteLoadBalancingService)

互.聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心提供的專業(yè)奐教均衡服務(wù).可以針對用戶的服務(wù)器做本地負(fù)載均衡(ServerLoad

Balancing),負(fù)載均衡設(shè)備采用強(qiáng)勁有效的負(fù)載均衡算法，按照實際響應(yīng)時間，在性能不同的服務(wù)器之間進(jìn)

行負(fù)載的智能分派，充足運用服務(wù)器群中的每一臺服務(wù)器，保護(hù)現(xiàn)有投資，既保證性能一般的服務(wù)器不成

為系統(tǒng)的瓶頸，也保證?性能高的服務(wù)器資源得到充足的運用。大部分的電信IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心都建立了

共享的負(fù)載均衡設(shè)施(SharedLoadBalancing),該機(jī)房的購買此項增值服務(wù)的所有托管客戶的服務(wù)器都可以

共享機(jī)房購置的負(fù)載均衡設(shè)施，針對一些高端用戶，一些數(shù)據(jù)中心還推出了獨享負(fù)載均衡服務(wù)(Dedicated

LoadBalancingService),該服務(wù)重要是為了避免共享用戶爭用負(fù)載均衡設(shè)備資源的也許，并且會為個別大

型客戶單獨建立自己的負(fù)載均衡設(shè)施，以保證達(dá)成良好的效果。

共享負(fù)載均衡服務(wù)(SharedLoadBalancingService)托管客戶可以與其它客戶共同分享1DC的共享

負(fù)載均衡設(shè)施(SharedLoadBalancing).以低廉的代價，獲得服務(wù)器的負(fù)載均衡服務(wù)。

獨享負(fù)載均衡服務(wù)(DedicatedLoadBalancingService)IDC也可認(rèn)為托管客戶提供獨享的負(fù)載均衡

設(shè)施，在保證數(shù)據(jù)安全的情況下，達(dá)成更好的負(fù)載均衡效果。

但是，只對本地服務(wù)器(也就是指本機(jī)房服務(wù)器)進(jìn)行負(fù)載均衡是不夠的，大部分需要負(fù)載均衡服務(wù)

的站點并發(fā)訪問量都較大，這些站點多數(shù)都有異地鏡像服務(wù)器，因此一些更加專業(yè)的IDC機(jī)房采用的負(fù)

載均衡設(shè)備還可以穿透網(wǎng)絡(luò)路由，進(jìn)行異地鏡像站點之間的負(fù)載均衡.這類負(fù)載均衡就稱為異地負(fù)載均衡

(WebsiteLoadBalancing)。

異地負(fù)載均衡服務(wù)(WebsiteLoadBalancingService)IDC的負(fù)載均衡服務(wù)，可以穿透網(wǎng)絡(luò)路由，進(jìn)行

異地鏡像站點之間的負(fù)載均衡。

負(fù)載均衡服務(wù)的更多服務(wù)對象：負(fù)載均衡服務(wù)并非只針對托管服務(wù)器或者獨立服務(wù)器，上面提到的幾種也

負(fù)載均衡服務(wù)可以對用戶的防火墻(FirewallLoadBalancing)及虛擬主機(jī)(VirtualHostingLoadBalancing)進(jìn)

行負(fù)載均衡，其效果和基本原理也是通用的。

Linux集群之負(fù)載平衡原理和實現(xiàn)算法

在計算機(jī)硬件價格下降、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)展的情況下，分布式計算機(jī)系統(tǒng)給用戶提供了?個豐富的

資源集合。人們在研究分布式系統(tǒng)時，就注意到了這樣一個問題：在一個由網(wǎng)絡(luò)連接起來的多計算機(jī)環(huán)境

中，在某一時刻，一些計算機(jī)的負(fù)載比較重，而此外一些計算機(jī)的負(fù)載卻比較輕。平衡各計算機(jī)之間的負(fù)載

是任務(wù)分派與調(diào)度的一個重要目的，它可以提高整個系統(tǒng)的性能。

為了改善系統(tǒng)的性能，通過在多臺計算機(jī)之間合理地分派負(fù)載，使各臺計算機(jī)的負(fù)載基本均衡，這種

計算能力共享的形式，通常被稱為負(fù)載平衡或負(fù)載共享。?般來說，"負(fù)載平衡”要達(dá)成的目的是使各臺計算

機(jī)之間的負(fù)載基本均衡，而“負(fù)載共享”意味著只是簡樸的負(fù)載的重新分派。

負(fù)載平衡涉及兩種，一種是靜態(tài)負(fù)載平衡，一種是動態(tài)負(fù)載平衡。只是運用系統(tǒng)負(fù)載的平均信息，而忽

視系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載狀況的方法被稱為靜態(tài)負(fù)載平衡。根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載狀況來調(diào)整任務(wù)劃分的方法被稱

為動態(tài)負(fù)載平衡。

1.導(dǎo)致負(fù)載不平衡重要是由于：

2.某些算法的迭代大小不是固定的，但迭代的大小在編譯時卻可以被求得：

某些算法的迭代大小不是固定的，并且迭代的大小依賴于被解決的數(shù)據(jù)，在編譯時無法求得；

即使迭代大小是固定的，也會有許多不定因素導(dǎo)致計算速度的差異。

考察這三個因素，對第一種情況可在編譯時估計各迭代的工作量，按照解決節(jié)點的解決能力分布迭代,

這就是靜態(tài)負(fù)載平衡的方法。對第二、三種情況來說，必須采用動態(tài)負(fù)載平衡的手段，在運營過程中根據(jù)

各個解決節(jié)點完畢任務(wù)的情況，動態(tài)地遷移任務(wù)，實現(xiàn)動態(tài)負(fù)載平衡。進(jìn)行動態(tài)負(fù)載平衡需要考察解決節(jié)

點的解決能力，它的基本依據(jù)是根據(jù)解決節(jié)點先前的解決速度預(yù)見未來的解決速度c

負(fù)載平衡算法

一個負(fù)載平衡算法都包含以下三個組成部分：

信息策略：制定任務(wù)放置策略的制定者使用的負(fù)載和任務(wù)量，以及信息分派的方式。

傳送策略：基于任務(wù)和計算機(jī)負(fù)載，判斷是否要把一個任務(wù)傳送到其它計算機(jī)上解決。

放置策略：對于適合傳送到其它計兜機(jī)解決的任務(wù)，選擇任務(wù)將被傳送的目的計算機(jī)。

負(fù)載平衡的上述三個部分之間是以不同的方式互相作用的。放置策略運用信息策略提供的負(fù)載信息，

僅當(dāng)任務(wù)被傳送策略判斷為適于傳送之后才行動。

總之，負(fù)載平衡的目的是：提供最短的平均任務(wù)響應(yīng)時間；能適于變化的負(fù)載；是可靠的負(fù)載平衡機(jī)

制,

信息策略

人們用來描述負(fù)載信息采用的參數(shù)有：

?運營隊列中的任務(wù)數(shù)：

?系統(tǒng)調(diào)用的速率：

?CPU上下文切換率；

?空閑CPU時間比例；

?空閑存儲器的大小（K字節(jié)）；

1分鐘內(nèi)的平均負(fù)載。對于這些單個的負(fù)載描述參數(shù)，第（1）個，即采用運營隊列中的任務(wù)數(shù)作

為描述負(fù)載的參數(shù)被證明是最有效的，即它的平均任務(wù)響應(yīng)時間最短，并且已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是，假如

為了使系統(tǒng)信息更全面而采集了更多的參數(shù)，則往往由于增長了額外開銷，卻得不到所希望的性能改善。

例如，采用將六個參數(shù)中的某兩個進(jìn)行“AND”或"OR”組合，得到的平均響應(yīng)時間反而比單個參數(shù)的平均響

應(yīng)時間還要差一些。

傳送策略

為了簡樸起見，在選用傳送策略時，多選用閥值策略。例如,Eager等人的方法是：在判斷是否要在本地解

決一個任務(wù)時，無簿互換計算機(jī)之間的狀態(tài)信息，一旦服務(wù)隊列或等待服務(wù)隊列的長度大于閥值時，就傳

送這個任務(wù)，并且傳送的是剛剛接受的任務(wù)。而進(jìn)程遷移可以遷移正在執(zhí)行的任務(wù)，是對這種只能傳送剛

剛接受的任務(wù)的一種改善。

Zhou在模擬研究七個負(fù)我平衡算法時，其傳送策略都采用閥值策略。它的閥值策略基于兩個閥值：計算機(jī)

的負(fù)載閥值Load和任務(wù)執(zhí)行時間閥值TCPU。假如計算機(jī)的負(fù)載超過Load并且任務(wù)的執(zhí)行時間超過TCPU

時.就把此任務(wù)傳送到其它計算機(jī)執(zhí)行。

放置策略

通過總結(jié)，共有以下四種放置策略。

集中策略。每隔P秒，其中一個計算機(jī)被指定為"負(fù)載信息中心”（LIC）,接受所有其它負(fù)載的變更值,

并把它們匯集到一個“負(fù)載向量”中，然后把負(fù)載向量廣播給所有其它的計算機(jī)。當(dāng)一臺計算機(jī)認(rèn)為一個任

務(wù)適于傳送到其它計算機(jī)上執(zhí)行時，它就給LIC發(fā)送一個請求，并告知當(dāng)前負(fù)載的值。LIC選一臺具有最

短運營隊列長度的計算機(jī)，并且告知任務(wù)所在的計算機(jī)把任務(wù)發(fā)送給它,同時,它把目的主機(jī)角載值增長

1。

閥值策略。隨機(jī)選擇一臺計算機(jī)，判斷若把任務(wù)傳送到那臺計算機(jī)后，那臺計算機(jī)的任務(wù)隊列長度是

否會超過閥值。假如不超過閥值，就傳送此任務(wù)：否則，隨機(jī)選擇另?臺計算機(jī)，并以同樣方式判斷，繼續(xù)

這樣做直到找到一臺合適的目的計算機(jī)，或探測次數(shù)超過一個靜態(tài)值限制LP,當(dāng)任務(wù)真正到達(dá)計算機(jī)以后,

不管狀態(tài)如何，必須解決該任務(wù)。

最短任務(wù)隊列策略。隨機(jī)選擇LP臺不同的計算機(jī)，察看每臺計算機(jī)的任務(wù)隊列長度，任務(wù)被傳送到具

有最短任務(wù)隊列長度的計算機(jī)。當(dāng)任務(wù)真正到達(dá)計算機(jī)，無論狀態(tài)如何，目的計算機(jī)必須解決該任務(wù)。對

此策略的一個簡樸改善時，無論何時，碰到一臺隊列長度為0的計算機(jī)時，不再繼續(xù)探測，由于可以擬定此

計算機(jī)是一臺可以接受的目的計算機(jī)。

保存策略。當(dāng)一個任務(wù)從一臺計算機(jī)離開時，該計算機(jī)檢查本地負(fù)載，假如負(fù)載小于閥值T1,就

探測其它計算機(jī)，并在R個負(fù)載大于T1的計算機(jī)中登記該計算機(jī)的名字，并把登記的內(nèi)容保存到一個棧

中，當(dāng)一個任務(wù)到達(dá)一臺超載的計算機(jī)時，就把這個任務(wù)傳送到此臺計算機(jī)棧頂?shù)挠嬎銠C(jī)上。假如一個計

算機(jī)的負(fù)載低J-Tl,就清空棧里深存的所有計算機(jī)