負(fù)載均衡

負(fù)載均衡是指在一組服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)，使得每臺(tái)服務(wù)器的負(fù)載能夠盡可能地接近平衡。負(fù)載均衡是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它可以把一個(gè)任務(wù)分散到多個(gè)服務(wù)器上，以便提高系統(tǒng)的性能和可靠性。它可以通過把客戶端的請求路由到不同的服務(wù)器上，來實(shí)現(xiàn)負(fù)載的均衡。 負(fù)載均衡的應(yīng)用非常廣泛，它可以用于多種不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器、FTP服務(wù)器等。它可以把客戶端的請求路由到不同的服務(wù)器上，以便提高系統(tǒng)的性能和可靠性。負(fù)載均衡的應(yīng)用可以提高系統(tǒng)的可用性，減少延遲，提高系統(tǒng)的吞吐量，提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的維護(hù)成本。 負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，如基于IP的負(fù)載均衡、基于URL的負(fù)載均衡、基于DNS的負(fù)載均衡、基于虛擬IP的負(fù)載均衡、基于流量的負(fù)載均衡等。 負(fù)載均衡可以提高系統(tǒng)的可用性和性能，減少延遲，提高系統(tǒng)的吞吐量，提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的維護(hù)成本，提高系統(tǒng)的靈活性。它可以讓系統(tǒng)更加可靠，更加穩(wěn)定，更加可用，更加高效，更加可靠。

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負(fù)載均衡（Load Balance）

    由于目前現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)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，其處理能力和計(jì)算強(qiáng)度也相應(yīng)地增大，使得單一的服務(wù)器設(shè)備根本無法承擔(dān)。在此情況下，如果扔掉現(xiàn)有設(shè)備去做大量的硬件升級(jí)，這樣將造成現(xiàn)有資源的浪費(fèi)，而且如果再面臨下一次業(yè)務(wù)量的提升時(shí)，這又將導(dǎo)致再一次硬件升級(jí)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)量增長的需求。

    針對此情況而衍生出來的一種廉價(jià)有效透明的方法以擴(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性的技術(shù)就是負(fù)載均衡（Load Balance）。

負(fù)載均衡技術(shù)主要應(yīng)用

    1、DNS負(fù)載均衡 最早的負(fù)載均衡技術(shù)是通過DNS來實(shí)現(xiàn)的，在DNS中為多個(gè)地址配置同一個(gè)名字，因而查詢這個(gè)名字的客戶機(jī)將得到其中一個(gè)地址，從而使得不同的客戶訪問不同的服務(wù)器，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。DNS負(fù)載均衡是一種簡單而有效的方法，但是它不能區(qū)分服務(wù)器的差異，也不能反映服務(wù)器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
    2、代理服務(wù)器負(fù)載均衡 使用代理服務(wù)器，可以將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的服務(wù)器，使用這種加速模式顯然可以提升靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問速度。然而，也可以考慮這樣一種技術(shù)，使用代理服務(wù)器將請求均勻轉(zhuǎn)發(fā)給多臺(tái)服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
    3、地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡 支持負(fù)載均衡的地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，可以將一個(gè)外部IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部IP地址，對每次TCP連接請求動(dòng)態(tài)使用其中一個(gè)內(nèi)部地址，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
    4、協(xié)議內(nèi)部支持負(fù)載均衡 除了這三種負(fù)載均衡方式之外，有的協(xié)議內(nèi)部支持與負(fù)載均衡相關(guān)的功能，例如HTTP協(xié)議中的重定向能力等，HTTP運(yùn)行于TCP連接的最高層。
    5、NAT負(fù)載均衡 NAT（Network Address Translation 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）簡單地說就是將一個(gè)IP地址轉(zhuǎn)換為另一個(gè)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Internet IP地址間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。適用于解決Internet IP地址緊張、不想讓網(wǎng)絡(luò)外部知道內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等的場合下。
    6、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)器處理。反向代理（Reverse Proxy）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(shí)代理服務(wù)器對外就表現(xiàn)為一個(gè)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(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行處理，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
    7、混合型負(fù)載均衡 在有些大型網(wǎng)絡(luò)，由于多個(gè)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(gè)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(gè)服務(wù)器群間再一次負(fù)載均衡或群集起來以一個(gè)整體向外界提供服務(wù)（即把這多個(gè)服務(wù)器群當(dāng)做一個(gè)新的服務(wù)器群），從而達(dá)到最佳的性能。我們將這種方式稱之為混合型負(fù)載均衡。此種方式有時(shí)也用于單臺(tái)均衡設(shè)備的性能不能滿足大量連接請求的情況下。

軟/硬件負(fù)載均衡

　　軟件負(fù)載均衡解決方案是指在一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器相應(yīng)的操作系統(tǒng)上安裝一個(gè)或多個(gè)附加軟件來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，如DNS Load Balance，CheckPoint Firewall-1 ConnectControl等，它的優(yōu)點(diǎn)是基于特定環(huán)境，配置簡單，使用靈活，成本低廉，可以滿足一般的負(fù)載均衡需求。

　　軟件解決方案缺點(diǎn)也較多，因?yàn)槊颗_(tái)服務(wù)器上安裝額外的軟件運(yùn)行會(huì)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(shí)候，軟件本身會(huì)成為服務(wù)器工作成敗的一個(gè)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)本身的Bug，往往會(huì)引起安全問題。

　　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)備完成專門的任務(wù)，獨(dú)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)到最佳的負(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(dú)立意義上的負(fù)載均衡器外，有些負(fù)載均衡器集成在交換設(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)載均衡在功能、性能上優(yōu)于軟件方式，不過成本昂貴。

　　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(Local Load Balance)和全局負(fù)載均衡(Global Load Balance，也叫地域負(fù)載均衡)，本地負(fù)載均衡是指對本地的服務(wù)器群做負(fù)載均衡，全局負(fù)載均衡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(fèi)昂貴開支購置性能卓越的服務(wù)器，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，避免服務(wù)器單點(diǎn)故障造成數(shù)據(jù)流量的損失。其有靈活多樣的均衡策略把數(shù)據(jù)流量合理地分配給服務(wù)器群內(nèi)的服務(wù)器共同負(fù)擔(dān)。即使是再給現(xiàn)有服務(wù)器擴(kuò)充升級(jí)，也只是簡單地增加一個(gè)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)載均衡主要用于在一個(gè)多區(qū)域擁有自己服務(wù)器的站點(diǎn)，為了使全球用戶只以一個(gè)IP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(diǎn)分布廣的大公司通過Intranet（企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)）來達(dá)到資源統(tǒng)一合理分配的目的。

　　全局負(fù)載均衡有以下的特點(diǎn)：

　　實(shí)現(xiàn)地理位置無關(guān)性，能夠遠(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(diǎn)失效，也能避免由于ISP專線故障引起的單點(diǎn)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)到更好的訪問質(zhì)量。



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