负载均衡技术综述(2)

的通信负载，根据实时响应时间进行判断，将任务交由负载最轻的服务器来处理，以实现真正的智能通信管理和最佳的服务性能。目前，负载均衡技术面临三大问题：服务器的负载状况的评价、如何获取以及获取后如何处理[3]。

2.1 负载状况

2.1.1 负载状况的评价

负载状况的评价由三类组成：静态的、统计类的和动态的。静态的由资源决定，可以数字化评价；统计类的只能作为网站扩充的依据；动态地使用探测结果来评价。

2.1.2 负载状况的获取

由于系统中各服务器根据所有服务器的负载情况来决定新的用户访问请求的取舍，因此，各服务器必须知道其他服务器的负载状况，这要求每个服务器必须将自己的当前负载及时通知其他服务器。探知负载状况的技术主要有3种：

1) 利用agent技术使用网管协议SNMP：在需要的服务器上运行设计的agent，定时通知分配器，从而得

到服务器的确切情况。

2) 第三方的软件：有一些第三方开发的软件可以完成这种工作，需要分配器有相应的接口，从而可以

调整分配的结果。

3) 自己开发软件去主动获取：最简单的集成方法就是自己去开发，由分配器去探测服务器的负载状况。

2.2 负载均衡技术

根据实现层次不同，可将负载均衡技术分为如下几类：

2.2.1 基于客户端的负载均衡

这种模式需要每个客户程序均具备一定的服务器集群知识，在客户端运行特定的程序，该程序通过定期或不定期的收集服务器群的运行参数：CPU占用情况、磁盘IO、内存等动态信息，再根据某种选择策略，找到可以提供服务的最佳服务器，将本地的应用请求发向它。整个过程对于应用程序来说是完全透明的，所有的工作都在运行时处理。比如，在Berkeley研究的smart client中，服务提供一个JavaApplet在客户方浏览器中运行，Applet向各个服务器发请求来收集服务器的负载等信息，再根据这些信息将客户的请求发到相应的服务器；当服务器没有响应时，Applet向另一个服务器转发请求，实现高可用性。

这种技术存在明显的通用性问题，因为每一个客户端都要安装这个特殊的程序；并且，为了保证应用层的透明运行，需要针对每一个应用程序加以修改，要对代码进行重新开发，工作量比较大，因而这种技术仅适用于特殊的应用场合。

2.2.2 应用服务器的负载均衡

如果将客户端的负载均衡层移植到某一个中间平台，形成三层结构，则客户端应用可以不需要做特殊的修改，透明的通过中间层应用服务器将请求均衡到相应的服务结点。比较常见的实现手段就是反向代理技术。通过反向代理服务器，可以将请求按一定的策略转发给多台服务器，或者可以直接将缓存的数据返回客户端，这样的加速模式在一定程度上可以提升客户端的访问速度，从而达到负载均衡的目的，目前广泛采用的有HTTP 反向代理技术。

然而，反向代理技术必须为每一种服务都专门开发一个反向代理服务器，这样就限制了反向代理负载均衡技术的应用范围，现在一般都用于对Web服务器的负载均衡；随着并发连接数量的增加，代理服务器本身的负载也会变得非常大，最后反向代理服务器本身会成为服务的瓶颈。

2.2.3 基于DNS域名系统的负载均衡

最早的负载均衡技术是通过DNS轮循来实现的，DNS负载均衡技术是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址，在应答DNS查询时，DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP 地址按顺序返回不同的解析结果，将客户端的访问引导到不同的机器上去，使得不同的客户端访问不同的服务器，从而达到负载均衡的目的。其中最为著名的是NCSA Web服务器。

基于DNS的方法简单易行，没有瓶颈问题，但是不能考虑距离远近，减少记录的有效期TTL易造成网络信息冗余。尽管如此，它还是一种非常有效的做法，被包括Yahoo在内的很多大型网站采用[4]。DNS负载均衡存在的缺点是DNS负载均衡采用的是简单的轮循负载算法，无法区分服务器的差异，不能做到为性能较好的服务器多分配请求。此外，为了使地址能随机分配，保证不同的客户计算机能均匀获得不同的地址，就应使刷新时间尽量短，不同地方的DNS服务器能更新对应的地址，达到随机获得地址，然而将过期时间设置得过短，将使DNS流量大增，而造成额外的网络问题。

2.2.4 高层协议的负载均衡

高层协议负载均衡技术通常是指Web内容交换或七层交换，该方法综合考虑客户请求的内容，如URL名称、类型、Cookies等，提供了一种对访问流量的高层控制方式。Web内容交换技术检查所有的HTTP报头，根据报头内的信息来执行负载均衡的决策。常见的技术实现主要是依靠HTTP协议中的重定向功能等。

Web内容交换负载均衡优点表现在如下几个方面：

1) 通过对HTTP报头的检查，可以检测出HTTP400、500和600系列的错误信息，因而能透明地将连接请

求重新定向到另一台服务器，避免应用层故障。

2) 可根据流经的数据类型(如判断数据包是图像文件、压缩文件或多媒体文件格式等)，把数据流量引向

相应内容的服务器来处理，增加系统性能。

3) 能根据连接请求的类型，如是普通文本、图像等静态文档请求，还是asp.cgi等的动态文档请求，把相

应的请求引向相应的服务器来处理，提高系统的性能及安全性。

2.2.5 网络接入负载均衡

即第四层交换技术，很多硬件厂商已经将这种技术集成在他们的交换机或路由器中，已经被广泛用于构建各种服务器集群。它一般采用随机选择、根据服务器的连接数量或者响应时间进行选择的负载均衡策略来分配负载，对外提供一个一致的IP 地址，并映射为多个内部IP地址，对每次TCP和UDP连接请求，根据其访问的端口号，按照即定的策略动态选择一个内部地址，将数据包转发到该地址上，达到负载均衡的目的，例如采用NAT负载均衡技术。

NAT负载均衡是一种比较完善的负载均衡技术，起着NAT负载均衡功能的设备一般处于内部网到外部网间的网关位置，如路由器、防火墙、四层交换机、专用负载均衡器等均衡算法也较灵活，如随机选择、最少连接数及响应时间等来分配负载，NAT负载均衡可以通过软件或者硬件方式来实现。

2.2.6 传输链路负载均衡

随着高带宽应用需求不断增大时( 例如Web访问、文档传输及VOD视频、IP电话等)，网络核心部位如交换机、服务器、路由器等的数据链路将产生瓶颈问题，这将会导致客户应用请求的响应时间大大增加，同时单一的访问链路不可避免的存在单点故障问题，网络的可靠性没有保障。链路聚合技术为消除传输链路上的瓶颈与不可靠因素提供了成本低廉的解决方案。

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