什么是Load Balancer？

负载均衡器（Load Balancer），简称LB，是一个能够在多个计算机之间分配负载的硬件、软件设备，用于提高计算机、网络、存储等方面的能力和可靠性。

一、Load Balancer的作用

Load Balancer的作用在于将来自客户端的请求分发到服务器集群中的多个服务器上，以达到负载均衡的目的。

在实际应用中，服务器集群通常由很多个物理服务器或虚拟服务器构成，而随着服务器数量的增多，如何把客户端请求合理地分配到多台服务器上，提高整个服务器集群的性能和可靠性，就成了一个值得探讨和解决的问题。

负载均衡器就是为了解决这个问题而设计的一种软硬件结合的设备，负载均衡器通常是放在服务器群的前端，通过运用各种分配算法，将请求分配到多台服务器上，达到负载均衡的目的。

二、Load Balancer的分类

现在Load Balancer主要分为两类：

硬件负载均衡器

硬件负载均衡器是通过硬件设备来分配负载的，通常由芯片、物理硬件、软件和操作系统组成，支持使用硬件加速卡等硬件扩展功能，性能更好，价钱也更贵。

软件负载均衡器

软件负载均衡器是通过网络协议来分配负载的软件，运行在普通的计算机服务器上，通常采用多核心、多线程的技术来提高性能。相对于硬件负载均衡器，软件负载均衡器的性价比更高，适用于虚拟化环境和云计算。

三、Load Balancer的负载均衡算法

Load Balancer通过使用各种负载均衡策略算法，将客户端请求分配到多台服务器上。

轮询算法（Round Robin)

轮询算法是指在服务器集群中，按当先请求的顺序循环将所接受的请求分配到不同的服务器上，每个服务器轮流接受请求，直到所有请求被处理完毕。

const serverList=["192.168.0.1","192.168.0.2","192.168.0.3","192.168.0.4"];
let currentIndex=-1;
const roundRobin=function(){
    if(currentIndex>=serverList.length-1){
        currentIndex=0;
    }else{
        currentIndex++;
    }
    return serverList[currentIndex];
}

加权轮询算法（Weighted Round Robin）

加权轮询算法是指将每台服务器分配一个权重值，权重值越高的服务器，处理的请求越多，权重值可根据服务器性能、配置和运行状态设置。加权轮询算法适合服务器性能差异较大的情况。

const serverList=[
    {ip:"192.168.0.1",weight:1},
    {ip:"192.168.0.2",weight:3},
    {ip:"192.168.0.3",weight:2},
    {ip:"192.168.0.4",weight:4}
];
let currentIndex=-1;
const weightedRoundRobin=function(){
    let totalWeight=0;
    for(let server of serverList){
        totalWeight+=server.weight;
    }
    let randomNumber=Math.random()*totalWeight;
    let currentIndex=-1;
    for(let i=0;i<serverList.length;i++){
        if(randomNumber<serverList[i].weight){
            currentIndex=i;
            break;
        }else{
            randomNumber-=serverList[i].weight;
        }
    }
    return serverList[currentIndex].ip;
}

最小连接数算法（Least Connections）

最小连接数算法是指将请求分发到当前连接数最少的服务器上，避免某些服务器当前连接数已满而导致的拒绝服务情况。

const serverList=["192.168.0.1","192.168.0.2","192.168.0.3","192.168.0.4"];
const connectionsCount=[0,0,0,0];
const leastConnections=function(){
    let currentIndex=-1,minConnection=Number.MAX_VALUE;
    for(let i=0;i<serverList.length;i++){
        if(connectionsCount[i]<minConnection){
            currentIndex=i;
            minConnection=connectionsCount[i];
        }
    }
    connectionsCount[currentIndex]++;
    return serverList[currentIndex];
}

IP Hash算法

IP Hash算法是指将相同IP的请求转发到相同的服务器上，利用客户端IP地址来进行负载均衡。

const serverList=["192.168.0.1","192.168.0.2","192.168.0.3","192.168.0.4"];
const ipHash=function(ipAddress){
    let hashCode=ipAddress.hashCode();
    let index=hashCode%serverList.length;
    return serverList[index];
}

四、Load Balancer的应用场景

Load Balancer在实际应用中，操作系统、网络、存储和应用层都会使用到负载均衡器，常见的应用场景有：

1、Web服务器

对于Web服务器，负载均衡器是将访问请求均匀地分配到服务器集群的每个Web服务器上，避免单一Web服务器无法承受过多的访问压力，导致访问响应时间变慢或Web服务器宕机的情况。

2、应用服务器

对于应用服务器，负载均衡器是将应用服务器（如Tomcat、Jboss等）的请求均匀地分配到多个应用服务器上，以提高应用服务器在高并发时的性能。

3、存储系统

对于存储系统，负载均衡器主要负责将请求均匀地分配到存储系统中的多个存储设备上，使得存储系统的读写负载得到均衡。

五、小结

本文介绍了Load Balancer的基本概念、分类、负载均衡算法以及应用场景，Load Balancer在企业级应用和互联网应用中都有广泛的应用，是提高系统性能和可靠性的关键技术。

原创文章，作者：JMIVJ，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/316964.html