負(fù)載均衡種類及實(shí)現(xiàn)

業(yè)務(wù)增長(zhǎng)到一定量級(jí)，單純的增加增加服務(wù)器的配置已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)需求，這個(gè)時(shí)候集群模式就是出現(xiàn)了。在集群模式中，負(fù)載均衡是回避不了的。負(fù)載均衡就是將請(qǐng)求“均勻”的分?jǐn)偨o不同的服務(wù)器。

瀏覽器（客戶端）負(fù)載均衡

通過(guò)DNS來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。DNS是域名解析服務(wù)器，可以將域名轉(zhuǎn)換成IP。服務(wù)器可以將多個(gè)IP注冊(cè)到DNS，這樣DNS在解析的時(shí)候，可以以輪詢的方式返回這些IP中的一個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

這種實(shí)現(xiàn)方式的特點(diǎn)是，簡(jiǎn)單。另外，這種方式還能夠根據(jù)客戶端的地理位置返回離客戶端較近的服務(wù)器的IP，加快與客戶端的交互。這種方式的弊端也非常明顯：1.小公司沒(méi)有能力構(gòu)建自己的DNS；2.DNS無(wú)法感知后端服務(wù)器的負(fù)載，只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的輪詢處理；3.DNS的更新較慢。我們知道，域名會(huì)被緩存在本地和各級(jí)DNS中。當(dāng)域名對(duì)應(yīng)的IP更新的時(shí)候，客戶端要等到緩存過(guò)期才能使用新的IP。

LVS+nginx

LVS是四層負(fù)載均衡器，工作在內(nèi)核態(tài)。nginx是七層負(fù)載均衡器，當(dāng)然現(xiàn)在nginx也推出了四層負(fù)載均衡器，但是是收費(fèi)功能。什么是四層負(fù)載均衡器和七層負(fù)載均衡器呢？四層和七層是指負(fù)載均衡器工作在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的哪個(gè)層次。四層是IP層（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層），在這一層面的負(fù)載均衡器可以感知IP協(xié)議，也就是能夠知道客戶端的IP，可以根據(jù)客戶端的IP選擇將請(qǐng)求分發(fā)到哪個(gè)服務(wù)器上。請(qǐng)求的分發(fā)是通過(guò)修改目的IP的方式實(shí)現(xiàn)的，即將目的IP修改成后端服務(wù)器的IP。七層負(fù)載均衡器工作在應(yīng)用層，對(duì)于http請(qǐng)求，負(fù)載均衡器可以知道請(qǐng)求的URL、session等。一般情況下，四層負(fù)載均衡器的性能要高于七層負(fù)載均衡器。

對(duì)于nginx來(lái)說(shuō)，配置簡(jiǎn)單，通過(guò)可以實(shí)現(xiàn)輪詢、隨機(jī)、加權(quán)輪詢和基于連接數(shù)的負(fù)載均衡等。

為了提高LVS的可用性，我們使用雙機(jī)對(duì)外提供服務(wù)。可以使用keepalived+VIP的方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)。雙機(jī)中，一臺(tái)機(jī)器是主機(jī)，對(duì)外提供服務(wù)，另一臺(tái)為備機(jī)，不對(duì)外提供服務(wù)。二者通過(guò)keepalived軟件來(lái)判斷主機(jī)是否故障，自動(dòng)完成VIP從主機(jī)切換到備機(jī)。主備機(jī)的切換對(duì)客戶端是無(wú)感知的。

服務(wù)層負(fù)載均衡

這一層一般使用RPC框架來(lái)實(shí)現(xiàn)，如DUBBO、SpringCloud等。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)，有如下兩種常用的負(fù)載均衡方式：

1.讀寫分離。數(shù)據(jù)庫(kù)是一主多從，即一臺(tái)主服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的寫操作，從庫(kù)對(duì)外提供讀服務(wù)，主庫(kù)完成寫操作后，將更新同步到從庫(kù)或者從庫(kù)監(jiān)控主庫(kù)的寫LOG，將寫LOG同步到從庫(kù)。這種模式很適合寫少讀多的情況。

2.分庫(kù)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)表大到一定規(guī)模后，就要考慮分庫(kù)了，即將一張表拆分到兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。常見(jiàn)的拆分規(guī)則有：

1)按照范圍拆分。比如對(duì)于用戶的ID，可以將小于5000的拆分到一個(gè)庫(kù)中，大于5000的拆分到另外一個(gè)庫(kù)。這種拆分比較簡(jiǎn)單，但是可能會(huì)出現(xiàn)活躍的用戶僅在某一個(gè)段內(nèi)，導(dǎo)致負(fù)載均衡效果不是很理想。

2)hash。比如根據(jù)用戶ID計(jì)算哈希值，然后對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器個(gè)數(shù)取模，得到這個(gè)用戶應(yīng)該存儲(chǔ)在哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。這種方式可以很好的實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，但是在增加服務(wù)器的情況下，數(shù)據(jù)的重新分布比較慢，而且可能移動(dòng)的數(shù)據(jù)比較多?，F(xiàn)在一般使用一致性hash，更好的實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡并較少服務(wù)器變化時(shí)數(shù)據(jù)移動(dòng)的數(shù)量。

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