集群基礎概念 負載均衡

2022-06-09 05:09:09 字數 3227 閱讀 7019

集群中的應用伺服器(節點)通常被設計成無狀態,使用者可以請求任何乙個節點。

負載均衡器會根據集群中每個節點的負載情況,將使用者請求**到合適的節點上。

負載均衡器可以用來實現高可用以及伸縮性:

負載均衡器執行過程包含兩個部分:

根據負載均衡演算法得到**的節點;

進行**。

1. 輪詢(round robin)

輪詢演算法把每個請求輪流傳送到每個伺服器上。

下圖中,一共有 6 個客戶端產生了 6 個請求,這 6 個請求按 (1, 2, 3, 4, 5, 6) 的順序傳送。(1, 3, 5) 的請求會被傳送到伺服器 1,(2, 4, 6) 的請求會被傳送到伺服器 2。

該演算法比較適合每個伺服器的效能差不多的場景,如果有效能存在差異的情況下,那麼效能較差的伺服器可能無法承擔過大的負載(下圖的 server 2)。

2. 加權輪詢(weighted round robbin)

加權輪詢是在輪詢的基礎上,根據伺服器的效能差異,為伺服器賦予一定的權值,效能高的伺服器分配更高的權值。

例如下圖中,伺服器 1 被賦予的權值為 5,伺服器 2 被賦予的權值為 1,那麼 (1, 2, 3, 4, 5) 請求會被傳送到伺服器 1,(6) 請求會被傳送到伺服器 2。

3. 最少連線(least connections)

由於每個請求的連線時間不一樣,使用輪詢或者加權輪詢演算法的話,可能會讓一台伺服器當前連線數過大,而另一台伺服器的連線過小,造成負載不均衡。

例如下圖中,(1, 3, 5) 請求會被傳送到伺服器 1,但是 (1, 3) 很快就斷開連線,此時只有 (5) 請求連線伺服器 1;(2, 4, 6) 請求被傳送到伺服器 2,只有 (2) 的連線斷開,此時 (6, 4) 請求連線伺服器 2。該系統繼續執行時,伺服器 2 會承擔過大的負載。

最少連線演算法就是將請求傳送給當前最少連線數的伺服器上。

例如下圖中,伺服器 1 當前連線數最小,那麼新到來的請求 6 就會被傳送到伺服器 1 上。

4. 加權最少連線(weighted least connection)

在最少連線的基礎上,根據伺服器的效能為每台伺服器分配權重,再根據權重計算出每台伺服器能處理的連線數。

5. 隨機演算法(random)

把請求隨機傳送到伺服器上。

和輪詢演算法類似,該演算法比較適合伺服器效能差不多的場景。

6. 源位址雜湊法 (ip hash)

源位址雜湊通過對客戶端 ip 計算雜湊值之後,再對伺服器數量取模得到目標伺服器的序號。

可以保證同一 ip 的客戶端的請求會**到同一臺伺服器上,用來實現會話粘滯(sticky session)

1. http 重定向

http 重定向負載均衡伺服器使用某種負載均衡演算法計算得到伺服器的 ip 位址之後,將該位址寫入 http 重定向報文中,狀態碼為 302。客戶端收到重定向報文之後,需要重新向伺服器發起請求。

缺點:該負載均衡**的缺點比較明顯,實際場景中很少使用它。

2. dns 網域名稱解析

在 dns 解析網域名稱的同時使用負載均衡演算法計算伺服器 ip 位址。

優點:缺點:

3. 反向**伺服器

反向**伺服器位於源伺服器前面,使用者的請求需要先經過反向**伺服器才能到達源伺服器。反向**可以用來進行快取、日誌記錄等,同時也可以用來做為負載均衡伺服器。

在這種負載均衡**方式下,客戶端不直接請求源伺服器,因此源伺服器不需要外部 ip 位址,而反向**需要配置內部和外部兩套 ip 位址。

優點:缺點:

4. 網路層

在作業系統核心程序獲取網路資料報,根據負載均衡演算法計算源伺服器的 ip 位址,並修改請求資料報的目的 ip 位址,最後進行**。

源伺服器返回的響應也需要經過負載均衡伺服器,通常是讓負載均衡伺服器同時作為集群的閘道器伺服器來實現。

優點:缺點:

5. 鏈路層

在鏈路層根據負載均衡演算法計算源伺服器的 mac 位址,並修改請求資料報的目的 mac 位址,並進行**。

通過配置源伺服器的虛擬 ip 位址和負載均衡伺服器的 ip 位址一致,從而不需要修改 ip 位址就可以進行**。也正因為 ip 位址一樣,所以源伺服器的響應不需要**回負載均衡伺服器,可以直接**給客戶端,避免了負載均衡伺服器的成為瓶頸。

這是目前大型**使用最廣負載均衡**方式,在 linux 平台可以使用的負載均衡伺服器為 lvs(linux virtual server)。

參考:乙個使用者的 session 資訊如果儲存在乙個伺服器上,那麼當負載均衡器把使用者的下乙個請求**到另乙個伺服器,由於伺服器沒有使用者的 session 資訊,那麼該使用者就需要重新進行登入等操作。

需要配置負載均衡器,使得乙個使用者的所有請求都路由到同乙個伺服器,這樣就可以把使用者的 session 存放在該伺服器中。

缺點:

在伺服器之間進行 session 同步操作,每個伺服器都有所有使用者的 session 資訊,因此使用者可以向任何乙個伺服器進行請求。

缺點:

使用乙個單獨的伺服器儲存 session 資料,可以使用傳統的 mysql,也使用 redis 或者 memcached 這種記憶體型資料庫。

優點:缺點:

參考:

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