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一。什么是负载均衡（Load Balance）

由于目前现有网络的各个核心业务模块随着业务量的提高，访问量和数据流量的快速增长，其处理能力和计算强度也相应地增大，使得单一的服务器设备根本无法承担。在此情况下，如果扔掉现有设备去做大量的硬件升级，将造成现有资源的浪费，而且如果业务流量不断提升时，又将导致再一次硬件升级的高额成本投入，甚至性能再卓越的设备也不能满足当前业务量增长的需求。
针对此情况而衍生出来的一种廉价有效透明的方法以扩展现有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的技术就是负载均衡（Load Balance）。

二。负载均衡的主要目的

把用户的请求分发到多台后端的设备上，用以均衡服务器的负载。

三。负载均衡器的分类

可以把负载均衡器划分为两大类：硬件负载均衡器和软件负载均衡器。
1.硬件负载
最常用的硬件负载设备有 F5 和 netscaler、Redware，F5是基于 4 层负载，netscaler 是 7 层负载。所谓的四层到七层负载均衡，就是在对后台的服务器进行负载均衡时，依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。
四层的负载均衡，就是通过发布三层的 IP 地址（VIP），然后加第四层的端口号，来决定哪些流量需要做负载均衡，转发至后台服务器，并记录下这个 TCP 或者 UDP 的流量是由哪台服务器处理的，后续这个链接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。
七层的负载均衡，就是在四层的基础上（没有四层是绝对不可能有七层的），再考虑应用层的特征，比如同一个 Web 服务器的负载均衡，除了根据 VIP(virtual ip)加 80 端口辨别是否需要处理的流量，还可根据七层的 URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。再比如，如果你的 Web 服务器分成两组，一组是中文语言的，一组是英文语言的，那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时，自动辨别用户语言，然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。
硬件负载均衡设备的特点是：稳定性高、同时有专门的技术服务团队支撑。但是价格比较贵，一般的都要几十万起。所以大企业如果没有专业的运维团队可以直接花钱买。
2.软件负载： 比较主流的开源软件负载技术有: lvs、HAProxy、Nginx 等对于小公司来说或者大型的互联网企业，基本都采用软件负载均衡技术来实现流量均衡。
不同的负载均衡技术有不同的特点，比如 LVS 是基于 4 层的负载技术，抗负载能力比较强，HAProxy 和 Nginx 是基于 7 层的负载均衡技术，需要根据请求的 url 进行分流。可以在Nginx（7层负载承担一定的流量压力）的主备外面在挂一层Lvs来实现流量的分流，这样流量大的时候就没有压力了，能提升性能。但是这样做的话，架构会更加复杂。

四。负载均衡算法

引入负载均衡器以后，就需要一个负载均衡算法对请求进行转发，常见的负载均衡算法有以下几种，不同算法机制也不一样。
1.轮询算法及加权轮询算法
轮询算法法是指负载均衡服务器将客户端请求按顺序轮流分配到后端服务器上，以达到负载均衡的目的。
假设现在有 6 个客户端请求，2 台后端服务器。当第一个请求到达负载均衡服务器时，负载均衡服务器会将这个请求分派到后端服务器 1；当第二个请求到达时，负载均衡服务器会将这个请求分派到后端服务器 2。然后第三个请求到达，由于只有两台后端服务器，故请求 3 会被分派到后端服务器 1。这就是轮询算法。
对于后端服务器的性能差异，可以对处理能力较好的服务器增加权重，这样，性能好的服务器能处理更多的任务，性能较差的服务器处理较少的任务。假设有 6 个客户端请求，2 台后端服务器。后端服务器 1 被赋予权值 5，后端服务器 2 被赋予赋予权值 1。这样一来，客户端请求 1，2，3，4，5 都被分派到服务器 1 处理；客户端请求 6 被分派到服务器 2 处理。接下来，请求 7，8，9，10，11 被分派到服务器 1，请求 12 被分派到服务器 2。这就是加权轮询算法。
2.最小连接数
由于不同的客户端请求的操作对于后端来说复杂度是不同的，也就会导致服务端的处理时间也不一样。最小连接数法根据后端服务器当前的连接数情况，动态地选取其中积压连接数最小的一台服务器来处理当前的请求，尽可能提高后端服务器的利用效率，合理地将请求分流到每一台服务器。
3.随机算法
随机法也很简单，就是随机选择一台后端服务器进行请求的处理。由于每次服务器被挑中的概率都一样，客户端的请求可以被均匀地分派到所有的后端服务器上。Dubbo是通过随机加权算法实现的。
4.哈希算法
根据获取客户端的 IP 地址，通过哈希函数计算得到的一个数值，用该数值对服务器列表的大小进行取模运算，得到的结果便是客户端要访问服务器的序号。采用源地址哈希法进行负载均衡，同一 IP 地址的客户端，当后端服务器列表不变时，它每次都会映射到同一台后端服务器进行访问。

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