大部分的個(gè)人網(wǎng)站在一開始或許只是跟幾十人上百人共享的一個(gè)虛擬主機(jī)空間，然后隨著內(nèi)容的增加和訪問量的增長(zhǎng)，虛擬主機(jī)的帶寬、空間已經(jīng)不能滿足需求，站長(zhǎng)就得開始考慮為網(wǎng)站購(gòu)置一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，使用100M共享甚至是10M獨(dú)享帶寬；而當(dāng)網(wǎng)站繼續(xù)發(fā)展，訪問的用戶也已經(jīng)遍布大江南北，站長(zhǎng)又得考慮電信網(wǎng)通的互通問題，在南方和北方各放置一臺(tái)服務(wù)器作為鏡像站點(diǎn)，或是采用雙線接入；當(dāng)這個(gè)網(wǎng)站訪問量更大時(shí)，一味的增加帶寬和設(shè)置鏡像站點(diǎn)無疑會(huì)使網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)成本劇增，加上單個(gè)服務(wù)器本身也有性能和線程的瓶頸，在并發(fā)訪問量較大并且集中在一臺(tái)服務(wù)器的時(shí)候，“Server too busy”就出現(xiàn)了，而這時(shí)站長(zhǎng)應(yīng)該采用什么方式使得網(wǎng)站在高訪問量的時(shí)候仍然擁有較好的訪問效果呢？

    這就牽涉到負(fù)載均衡的話題。

    我們之前討論過CDN，其實(shí)CDN除了加速之外，也具有分流的效果，因此在負(fù)載均衡領(lǐng)域也有不少應(yīng)用，其實(shí)基本上緩存（Cache）＋鏡像技術(shù)都有分流作用，但是如何分流還是需要一個(gè)負(fù)載均衡設(shè)備進(jìn)行引導(dǎo)，所以，我們今天專門討論負(fù)載均衡技術(shù)。

關(guān)于負(fù)載均衡服務(wù)：

　　負(fù)載均衡服務(wù)能夠平衡服務(wù)器群中的所有的服務(wù)器和應(yīng)用之間的通信負(fù)載，根據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行判斷，將任務(wù)交由負(fù)載最輕的服務(wù)器來處理，以實(shí)現(xiàn)真正的智能通信管理和最佳的服務(wù)器群性能。負(fù)載均衡技術(shù)控制第四層到第七層的應(yīng)用/內(nèi)容，從而對(duì)不同類型的客戶和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)劃分和差別服務(wù)，使用第七層智能會(huì)話恢復(fù)技術(shù)，同時(shí)可以檢測(cè)出HTTP 400,500和600系列的錯(cuò)誤。它透明地將交易重新定向到另一臺(tái)服務(wù)器，從而使系統(tǒng)能夠完成該交易。服務(wù)器故障切換和多重冗余特性可以讓通信繞過故障點(diǎn)，從而使網(wǎng)站始終保持運(yùn)行和可訪問性。

實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法：

    關(guān)于實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法，網(wǎng)上也有不少相關(guān)討論，以下做一些引用：

    基于特定服務(wù)器軟件的負(fù)載均衡

很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都支持“重定向”功能，例如在HTTP協(xié)議中支持Location指令，接收到這個(gè)指令的瀏覽器將自動(dòng)重定向到Location指明的另一個(gè)URL上。由于發(fā)送Location指令比起執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)Web服務(wù)器的負(fù)載要小的多，因此可以根據(jù)這個(gè)功能來設(shè)計(jì)一種負(fù)載均衡的服務(wù)器。

       任何時(shí)候Web服務(wù)器認(rèn)為自己負(fù)載較大的時(shí)候，它就不再直接發(fā)送回瀏覽器請(qǐng)求的網(wǎng)頁(yè)，而是送回一個(gè)Location指令，讓瀏覽器去服務(wù)器集群中的其他服務(wù)器上獲得所需要的網(wǎng)頁(yè)。

在這種方式下，服務(wù)器本身必須支持這種功能，然而具體實(shí)現(xiàn)起來卻有很多困難，例如一臺(tái)服務(wù)器如何能保證它重定向過的服務(wù)器是比較空閑的，并且不會(huì)再次發(fā)送Location指令，Location指令和瀏覽器都沒有這方面的支持能力，這樣很容易在瀏覽器上形成一種死循環(huán)。

      因此這種方式實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中并不多見，使用這種方式實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器集群軟件也較少。有些特定情況下可以使用CGI(包括使用FastCGI或mod_perl擴(kuò)展來改善性能)來模擬這種方式去分擔(dān)負(fù)載，而Web服務(wù)器仍然保持簡(jiǎn)潔、高效的特性，此時(shí)避免Location循環(huán)的任務(wù)將由用戶的CGI程序來承擔(dān)。

    基于DNS的負(fù)載均衡

    由于基于服務(wù)器軟件的負(fù)載均衡需要改動(dòng)軟件，因此常常是得不償失，負(fù)載均衡最好是在服務(wù)器軟件之外來完成，這樣才能利用現(xiàn)有服務(wù)器軟件的種種優(yōu)勢(shì)。最早的負(fù)載均衡技術(shù)是通過DNS服務(wù)中的隨機(jī)名字解析來實(shí)現(xiàn)的，在DNS服務(wù)器中，可以為多個(gè)不同的地址配置同一個(gè)名字，而最終查詢這個(gè)名字的客戶機(jī)將在解析這個(gè)名字時(shí)得到其中的一個(gè)地址。因此，對(duì)于同一個(gè)名字，不同的客戶機(jī)會(huì)得到不同的地址，他們也就訪問不同地址上的Web服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。

    例如如果希望使用三個(gè)Web服務(wù)器來回應(yīng)對(duì)www.ghq.net的HTTP請(qǐng)求，就可以設(shè)置該域的DNS服務(wù)器中關(guān)于該域的數(shù)據(jù)包括有與下面例子類似的結(jié)果:

www1 IN A 192.168.1.1

www2 IN A 192.168.1.2

www3 IN A 192.168.1.3

www IN CNAME www1

www IN CNAME www2

www IN CNAME www3

    此后外部的客戶機(jī)就可能隨機(jī)的得到對(duì)應(yīng)www的不同地址，那么隨后的HTTP請(qǐng)求也就發(fā)送給不同地址了。

    DNS負(fù)載均衡的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、易行，并且服務(wù)器可以位于互聯(lián)網(wǎng)的任意位置上，當(dāng)前使用在包括Yahoo在內(nèi)的Web站點(diǎn)上。然而它也存在不少缺點(diǎn)，一個(gè)缺點(diǎn)是為了保證DNS數(shù)據(jù)及時(shí)更新，一般都要將 DNS的刷新時(shí)間設(shè)置的較小，但太小就會(huì)造成太大的額外網(wǎng)絡(luò)流量，并且更改了DNS數(shù)據(jù)之后也不能立即生效;第二點(diǎn)是DNS負(fù)載均衡無法得知服務(wù)器之間的差異，它不能做到為性能較好的服務(wù)器多分配請(qǐng)求，也不能了解到服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)，甚至?xí)�出現(xiàn)客戶請(qǐng)求集中在某一臺(tái)服務(wù)器上的偶然情況。

    反向代理負(fù)載均衡

    使用代理服務(wù)器可以將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的Web服務(wù)器，使用這種加速模式顯然可以提升靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)的訪問速度。因此也可以考慮使用這種技術(shù)，讓代理服務(wù)器將請(qǐng)求均勻轉(zhuǎn)發(fā)給多臺(tái)內(nèi)部Web服務(wù)器之一上，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。這種代理方式與普通的代理方式有所不同，標(biāo)準(zhǔn)代理方式是客戶使用代理訪問多個(gè)外部Web服務(wù)器，而這種代理方式是多個(gè)客戶使用它訪問內(nèi)部Web服務(wù)器，因此也被稱為反向代理模式。

    實(shí)現(xiàn)這個(gè)反向代理能力并不能算是一個(gè)特別復(fù)雜的任務(wù)，但是在負(fù)載均衡中要求特別高的效率，這樣實(shí)現(xiàn)起來就不是十分簡(jiǎn)單的了。每針對(duì)一次代理，代理服務(wù)器就必須打開兩個(gè)連接，一個(gè)為對(duì)外的連接，一個(gè)為對(duì)內(nèi)的連接，因此對(duì)于連接請(qǐng)求數(shù)量非常大的時(shí)候，代理服務(wù)器的負(fù)載也就非常之大了，在最后反向代理服務(wù)器會(huì)成為服務(wù)的瓶頸。

    例如，使用Apache的mod_rproxy模塊來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡功能時(shí)，提供的并發(fā)連接數(shù)量受Apache本身的并發(fā)連接數(shù)量的限制。一般來講，可以使用它來對(duì)連接數(shù)量不是特別大，但每次連接都需要消耗大量處理資源的站點(diǎn)進(jìn)行負(fù)載均衡，例如搜尋。

    使用反向代理的好處是，可以將負(fù)載均衡和代理服務(wù)器的高速緩存技術(shù)結(jié)合在一起，提供有益的性能，具備額外的安全性，外部客戶不能直接訪問真實(shí)的服務(wù)器。并且實(shí)現(xiàn)起來可以實(shí)現(xiàn)較好的負(fù)載均衡策略，將負(fù)載可以非常均衡的分給內(nèi)部服務(wù)器，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)載集中到某個(gè)服務(wù)器的偶然現(xiàn)象。

    基于NAT的負(fù)載均衡技術(shù)

    網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為在內(nèi)部地址和外部地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便具備內(nèi)部地址的計(jì)算機(jī)能訪問外部網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng)外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)訪問地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)擁有的某一外部地址時(shí)，地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將其轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)映射的內(nèi)部地址上。因此如果地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將每個(gè)連接均勻轉(zhuǎn)換為不同的內(nèi)部服務(wù)器地址，此后外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)就各自與自己轉(zhuǎn)換得到的地址上服務(wù)器進(jìn)行通信，從而達(dá)到負(fù)載分擔(dān)的目的。

    地址轉(zhuǎn)換可以通過軟件方式來實(shí)現(xiàn)，也可以通過硬件方式來實(shí)現(xiàn)。使用硬件方式進(jìn)行操作一般稱為交換，而當(dāng)交換必須保存TCP連接信息的時(shí)候，這種針對(duì)OSI網(wǎng)絡(luò)層的操作就被稱為第四層交換。支持負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為第四層交換機(jī)的一種重要功能，由于它基于定制的硬件芯片，因此其性能非常優(yōu)秀，很多交換機(jī)聲稱具備400MB-800MB的第四層交換能力。

    使用軟件方式來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的負(fù)載均衡則要實(shí)際的多，除了一些廠商提供的解決方法之外，更有效的方法是使用免費(fèi)的自由軟件來完成這項(xiàng)任務(wù)。其中包括Linux Virtual Server Project中的NAT實(shí)現(xiàn)方式，或者本文作者在FreeBSD下對(duì)natd的修訂版本。一般來講，使用這種軟件方式來實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，中心負(fù)載均衡器存在帶寬限制，在100MB的快速以太網(wǎng)條件下，能得到最快達(dá)80MB的帶寬，然而在實(shí)際應(yīng)用中，可能只有40MB-60MB的可用帶寬。

IDC提供的負(fù)載均衡服務(wù)

　　IDC提供的負(fù)載均衡服務(wù)有：

    互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心提供的專業(yè)負(fù)載均衡服務(wù)，可以針對(duì)用戶的服務(wù)器做本地負(fù)載均衡(Server Load Balancing)，負(fù)載均衡設(shè)備采用強(qiáng)勁有效的負(fù)載均衡算法，按照實(shí)際響應(yīng)時(shí)間，在性能不同的服務(wù)器之間進(jìn)行負(fù)載的智能分配，充分利用服務(wù)器群中的每一臺(tái)服務(wù)器，保護(hù)現(xiàn)有投資，既保證性能一般的服務(wù)器不成為系統(tǒng)的瓶頸，也保證性能高的服務(wù)器資源得到充分的利用。大部分的電信IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心都建立了共享的負(fù)載均衡設(shè)施(Shared Load Balancing)，該機(jī)房的購(gòu)買此項(xiàng)增值服務(wù)的所有托管客戶的服務(wù)器都可以共享機(jī)房購(gòu)置的負(fù)載均衡設(shè)施，針對(duì)一些高端用戶，一些數(shù)據(jù)中心還推出了獨(dú)享負(fù)載均衡服務(wù) (Dedicated Load Balancing Service)，該服務(wù)主要是為了避免共享用戶爭(zhēng)用負(fù)載均衡設(shè)備資源的可能，而且會(huì)為個(gè)別大型客戶單獨(dú)建立自己的負(fù)載均衡設(shè)施，以保證達(dá)到良好的效果。

　　共享負(fù)載均衡服務(wù) (Shared Load Balancing Service) 托管客戶可以與其它客戶共同分享IDC的共享負(fù)載均衡設(shè)施(Shared Load Balancing)，以低廉的代價(jià)，獲得服務(wù)器的負(fù)載均衡服務(wù)。

　　獨(dú)享負(fù)載均衡服務(wù) (Dedicated Load Balancing Service) IDC也可以為托管客戶提供獨(dú)享的負(fù)載均衡設(shè)施，在確保數(shù)據(jù)安全的情況下，達(dá)到更好的負(fù)載均衡效果。

    但是，只對(duì)本地服務(wù)器（也就是指本機(jī)房服務(wù)器）進(jìn)行負(fù)載均衡是不夠的，大部分需要負(fù)載均衡服務(wù)的站點(diǎn)并發(fā)訪問量都較大，這些站點(diǎn)多數(shù)都有異地鏡像服務(wù)器，因此一些更加專業(yè)的 IDC 機(jī)房采用的負(fù)載均衡設(shè)備還可以穿透網(wǎng)絡(luò)路由，進(jìn)行異地鏡像站點(diǎn)之間的負(fù)載均衡，這類負(fù)載均衡就稱為異地負(fù)載均衡(Website Load Balancing)。

　　異地負(fù)載均衡服務(wù) (Website Load Balancing Service) IDC的負(fù)載均衡服務(wù)，可以穿透網(wǎng)絡(luò)路由，進(jìn)行異地鏡像站點(diǎn)之間的負(fù)載均衡。

    負(fù)載均衡服務(wù)的更多服務(wù)對(duì)象：

    負(fù)載均衡服務(wù)并非只針對(duì)托管服務(wù)器或者獨(dú)立服務(wù)器，上面提到的幾種也負(fù)載均衡服務(wù)可以對(duì)用戶的防火墻(Firewall Load Balancing)及虛擬主機(jī)(Virtual Hosting Load Balancing)進(jìn)行負(fù)載均衡，其效果和基本原理也是通用的。