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HTTP的負(fù)載均衡你了解么？你不是說(shuō)了你們用的Nginx么？

本篇文章將會(huì)從一個(gè)朋友的面試題入手，來(lái)說(shuō)一下關(guān)于 HTTP 的重定向和負(fù)載均衡。

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1.HTTP 重定向

1.1 重定向是什么

重定向(Redirect)就是通過(guò)各種方法將各種網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求重新定個(gè)方向轉(zhuǎn)到其它位置(如：網(wǎng)頁(yè)重定向、域名的重定向、路由選擇的變化也是對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)由路徑的一種重定向)。

上面是百度百科的解釋，其實(shí)我在想到重定向的時(shí)候，第一反應(yīng)是 Java 中的轉(zhuǎn)發(fā)和重定向，其實(shí)道理差不多。聽(tīng)我來(lái)分析一波。

其實(shí) HTTP 的重定向也算是 URL 的重定向，而URL 重定向，也稱為 URL 轉(zhuǎn)發(fā)，是一種當(dāng)實(shí)際資源，如單個(gè)頁(yè)面、表單或者整個(gè) Web 應(yīng)用被遷移到新的 URL 下的時(shí)候，保持(原有)鏈接可用的技術(shù)。HTTP 協(xié)議提供了一種特殊形式的響應(yīng)—— HTTP 重定向(HTTP redirects)來(lái)執(zhí)行此類操作，該操作可以應(yīng)用于多種多樣的目標(biāo)：網(wǎng)站維護(hù)期間的臨時(shí)跳轉(zhuǎn)，網(wǎng)站架構(gòu)改變后為了保持外部鏈接繼續(xù)可用的永久重定向，上傳文件時(shí)的表示進(jìn)度的頁(yè)面。

1.2 為什么要進(jìn)行重定向

可靠地執(zhí)行 HTTP 事務(wù);

最小化時(shí)延;

節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬;

出于這些原因，Web 內(nèi)容通常分布在很多地方。這么做是出于可靠性的考慮。這樣，如果一個(gè)位置出問(wèn)題了，還有其他的可用;如果客戶端能去訪問(wèn)較近的資源，就可以更快地收到所請(qǐng)求的內(nèi)容，以降低響應(yīng)時(shí)間;將目標(biāo)服務(wù)器分散，還可以減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。

1.3負(fù)載均衡的部署方式

負(fù)載均衡有三種部署方式：路由模式、橋接模式、服務(wù)直接返回模式。路由模式部署靈活，約60%的用戶采用這種方式部署;橋接模式不改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);服務(wù)直接返回(DSR)比較適合吞吐量大特別是內(nèi)容分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。約30%的用戶采用這種模式。

1、路由模式(推薦)

路由模式的部署方式，服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)必須設(shè)置成負(fù)載均衡機(jī)的LAN口地址，且與WAN口分署不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)。因此所有返回的流量也都經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡。這種方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)的改動(dòng)小，能均衡任何下行流量。

2、橋接模式

橋接模式配置簡(jiǎn)單，不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。負(fù)載均衡的WAN口和LAN口分別連接上行設(shè)備和下行服務(wù)器。LAN口不需要配置IP(WAN口與LAN口是橋連接)，所有的服務(wù)器與負(fù)載均衡均在同一邏輯網(wǎng)絡(luò)中。由于這種安裝方式容錯(cuò)性差，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)缺乏彈性，對(duì)廣播風(fēng)暴及其他生成樹(shù)協(xié)議循環(huán)相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤敏感，因此一般不推薦這種安裝架構(gòu)。

3、服務(wù)直接返回模式

這種安裝方式負(fù)載均衡的LAN口不使用，WAN口與服務(wù)器在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，互聯(lián)網(wǎng)的客戶端訪問(wèn)負(fù)載均衡的虛IP(VIP)，虛IP對(duì)應(yīng)負(fù)載均衡機(jī)的WAN口，負(fù)載均衡根據(jù)策略將流量分發(fā)到服務(wù)器上，服務(wù)器直接響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求。因此對(duì)于客戶端而言，響應(yīng)他的IP不是負(fù)載均衡機(jī)的虛IP(VIP)，而是服務(wù)器自身的IP地址。也就是說(shuō)返回的流量是不經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡的。因此這種方式適用大流量高帶寬要求的服務(wù)。

2.常見(jiàn)的軟件負(fù)載均衡技術(shù)

1、基于DNS的負(fù)載均衡

由于在DNS服務(wù)器中，可以為多個(gè)不同的地址配置相同的名字，最終查詢這個(gè)名字的客戶機(jī)將在解析這個(gè)名字時(shí)得到其中一個(gè)地址，所以這種代理方式是通過(guò)DNS服務(wù)中的隨機(jī)名字解析域名和IP來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

2、反向代理負(fù)載均衡(如Apache+JK2+Tomcat這種組合)

該種代理方式與普通的代理方式不同，標(biāo)準(zhǔn)代理方式是客戶使用代理訪問(wèn)多個(gè)外部Web服務(wù)器，之所以被稱為反向代理模式是因?yàn)檫@種代理方式是多個(gè)客戶使用它訪問(wèn)內(nèi)部Web服務(wù)器，而非訪問(wèn)外部服務(wù)器。

3、基于NAT(Network Address Translation)的負(fù)載均衡技術(shù)(如Linux VirtualServer，簡(jiǎn)稱LVS)

該技術(shù)通過(guò)一個(gè)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將每個(gè)外部連接均勻轉(zhuǎn)換為不同的內(nèi)部服務(wù)器地址，因此外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)就各自與自己轉(zhuǎn)換得到的地址上的服務(wù)器進(jìn)行通信，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。其中網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)位于外部地址和內(nèi)部地址之間，不僅可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)外部客戶機(jī)訪問(wèn)轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的某一外部地址時(shí)可以轉(zhuǎn)發(fā)到某一映射的內(nèi)部的地址上，還可使內(nèi)部地址的計(jì)算機(jī)能訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)。

其實(shí)在Nginx里面實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的時(shí)候，就是通過(guò)第二種，反向代理負(fù)載均衡，關(guān)于這個(gè)，之前的文章公眾號(hào)有專門的實(shí)現(xiàn)反向代理實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的一篇文章，地址給大家奉上【http://www.justdojava.com/2019/09/05/nginx-tomcat/】

3.負(fù)載均衡算法(重點(diǎn))

1、輪詢法

輪詢法，就是將用戶的請(qǐng)求輪流分配給服務(wù)器，就像是挨個(gè)數(shù)數(shù)，輪流分配。這種算法比較簡(jiǎn)單，他具有絕對(duì)均衡的優(yōu)點(diǎn)，但是也正是因?yàn)榻^對(duì)均衡它必須付出很大的代價(jià)，例如它無(wú)法保證分配任務(wù)的合理性，無(wú)法根據(jù)服務(wù)器承受能力來(lái)分配任務(wù)。

其實(shí)說(shuō)白了就是將請(qǐng)求按順序輪流地分配到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，不關(guān)心每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)際的連接數(shù)和當(dāng)前的系統(tǒng)負(fù)載。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)很明顯缺點(diǎn)也同樣的明顯。

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單高效，易于水平擴(kuò)展，每個(gè)節(jié)點(diǎn)滿足字面意義上的均衡，它無(wú)需記錄當(dāng)前所有連接的狀態(tài)，所以它是一種無(wú)狀態(tài)調(diào)度。

缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮機(jī)器的性能問(wèn)題，根據(jù)木桶最短木板理論，集群性能瓶頸更多的會(huì)受性能差的服務(wù)器影響。

給大家個(gè)最簡(jiǎn)單的圖：

給大家展示一下簡(jiǎn)單的代碼處理：

 
 
 
 
  
  
  
  public static void main(String[] args) {
  
  
  
          int[] arr = { 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
  
  
  
          int index = 4; // 索引:指定起始位置
  
  
  
          for (int i = 0; i < 17; i++) {
  
  
  
              int nextIndex = (index + 1) % arr.length;
  
  
  
              index = nextIndex;
  
  
  
              System.out.println(arr[index] + " ,index=" + index);
  
  
  
          }
  
  
  
      }

2、隨機(jī)法

隨機(jī)法，是隨機(jī)選擇一臺(tái)服務(wù)器來(lái)分配任務(wù)。它保證了請(qǐng)求的分散性達(dá)到了均衡的目的。同時(shí)它是沒(méi)有狀態(tài)的不需要維持上次的選擇狀態(tài)和均衡因子[5]。但是隨著任務(wù)量的增大，它的效果趨向輪詢后也會(huì)具有輪詢算法的部分缺點(diǎn)。

其實(shí)隨機(jī)法的優(yōu)缺點(diǎn)和輪訓(xùn)法的優(yōu)缺點(diǎn)差不多，不做太多的敘述了。

算法偽代碼：

 
 
 
 
  
  
  
  private static Map serviceWeightMap = new HashMap();
  
  
  
  
  
  
  
  static {
  
  
  
      serviceWeightMap.put("192.168.1.100", 1);
  
  
  
      serviceWeightMap.put("192.168.1.101", 1);
  
  
  
      serviceWeightMap.put("192.168.1.102", 4);
  
  
  
      serviceWeightMap.put("192.168.1.103", 1);
  
  
  
     }
  
  
  
     
  
  
  
     public static String testRandom() {
  
  
  
      
  
  
  
         // 重新創(chuàng)建一個(gè)map，避免出現(xiàn)由于服務(wù)器上線和下線導(dǎo)致的并發(fā)問(wèn)題
  
  
  
         Map serverMap = new HashMap();
  
  
  
         serverMap.putAll(serviceWeightMap);
  
  
  
      
  
  
  
         //取得IP地址list
  
  
  
         Set keySet = serverMap.keySet();
  
  
  
         ArrayList keyList = new ArrayList();
  
  
  
         keyList.addAll(keySet);
  
  
  
      
  
  
  
         Random random = new Random();
  
  
  
         int randomPos = random.nextInt(keyList.size());
  
  
  
          
  
  
  
         String server = keyList.get(randomPos);
  
  
  
          
  
  
  
         return server;
  
  
  
     }

3、最小連接法

最小連接法，將任務(wù)分配給此時(shí)具有最小連接數(shù)的節(jié)點(diǎn)，因此它是動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法。一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)任務(wù)后連接數(shù)就會(huì)加1，當(dāng)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)就將節(jié)點(diǎn)權(quán)值設(shè)置為0，不再給節(jié)點(diǎn)分配任務(wù)。

最小連接法適用于各個(gè)節(jié)點(diǎn)處理的性能相似時(shí)。任務(wù)分發(fā)單元會(huì)將任務(wù)平滑分配給服務(wù)器。但當(dāng)服務(wù)器性能差距較大時(shí)，就無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。因?yàn)榇藭r(shí)連接數(shù)并不能準(zhǔn)確表明處理能力，連接數(shù)小而自身性能很差的服務(wù)器可能不及連接數(shù)大而自身性能極好的服務(wù)器。所以在這個(gè)時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致任務(wù)無(wú)法準(zhǔn)確的分配到剩余處理能力強(qiáng)的機(jī)器上。

其實(shí)還有好幾種算法呢，比如說(shuō)，源地址哈希法，加權(quán)輪詢(Weight Round Robin)法等。

網(wǎng)站標(biāo)題：HTTP的負(fù)載均衡你了解么？你不是說(shuō)了你們用的Nginx么？
URL鏈接：http://fisionsoft.com.cn/article/cdjejed.html

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