幾種負載均衡算法

方　彪（南京理工大學,南京　210000）

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幾種負載均衡算法

方彪
（南京理工大學,南京210000）

摘 要：負載平衡，負載平衡即將到來之評估是多個操作單元上執(zhí)行，如Web服務器，F(xiàn)TP服務器，企業(yè)關鍵應用服務器和其他關鍵任務服務器，從而共同完成工作任務?；诂F(xiàn)有網(wǎng)絡結構之負載均衡，它提供了一種廉價且有效之方式來擴展網(wǎng)絡設備和服務器之帶寬，增加吞吐量，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理能力，提高網(wǎng)絡之靈活性和可用性?；诖擞嬎銠C算法之負載均衡算法，旨在提高計算機之工作精度和效率。

關鍵詞：負載平衡；負載均衡；算法

1　靜態(tài)負載之均衡算法

（1）輪詢：請求連接到每一個服務器之順序周期。當其中一個服務器2到7層故障時，BIG-IP把它從順序循環(huán)之隊列提出，不參加下屆輪詢，直到它回復正常。

（2）比率：對每個服務器配置一個加權值比例，按比例配置給每個服務器之用戶請求。當其中一個服務器2到7層故障時，從服務器BIG-IP把它從隊列中提出，用戶不參與下一個請求直到它回復正常。

（3）優(yōu)先權：全部之服務器進行分組，為每個組都給予優(yōu)先級，按BIG-IP用戶之請求，為最高之服務器組給予優(yōu)先級（在同一組內(nèi)，采用比率或輪詢之算法，配置請求）；當最高優(yōu)先級之所有服務器失敗，BIG-IP對服務器組之第2最高給予優(yōu)先級。以此方式，為用戶提供一個熱備份之實際方法。

2　動態(tài)負載之均衡算法

（1）最少之連接方式：提供一個新之服務器連接到這些連接是最小之處理。當其中一個服務器2到7層故障時，從服務器BIG-IP把它從隊列中提出，用戶不參與下一個請求直到它回復正常。

（2）最快模式：鏈接到那些通過響應最快之服務器。當其中一個服務器2到7層故障時，從服務器BIG-IP把它從隊列中提出，將用戶不參與下一個請求直到它回復正常。

（3）觀察模式：連接數(shù)和響應時間選擇最佳之平衡，這2個服務器之新請求為基礎。當其中一個服務器2到7層故障時，從服務器BIG-IP把它從隊列中提出，將用戶不參與下一個請求直到它回復正常。

（4）預測模式：BIG-IP服務器使用收集電流之性能指標，通過對用戶請求的預測和分析，選取一個服務器下一時間片以及性能最好之服務器。

（5）動態(tài)性能配置：BIG-IP應用程序配合應用程序服務器進行性能參數(shù)的收集，動態(tài)進行流量配置的調(diào)整。

（6）動態(tài)服務器補充：當主服務器領域因為故障導致數(shù)量減少的時候，實現(xiàn)動態(tài)化將備份服務器添加至于主服務器領域。

（7）服務質(zhì)量：根據(jù)不同之優(yōu)先級配置給數(shù)據(jù)流。

（8）種服務類型：根據(jù)不同之服務類型（在該領域中之類型）來配置數(shù)據(jù)流之負載平衡。

（9）規(guī)則模式：針對不同之數(shù)據(jù)流設置規(guī)則，用戶可以。

負載均衡之應用程序對應本地交換，我們可以通過負載均衡算法之理解，結合實際之需求來使用適當之負載均衡算法，我們常用之是一般之連接數(shù)最少，最快之響應，或輪詢，我們決定用該算法，主要是對實際之需求。

3　服務器負載均衡算法

包括輪詢算法，最少連接算法，響應時間算法，散列算法，最少連接算法之錯誤，鏈路帶寬算法等。還可配置不同之權重值來調(diào)整實際服務器（真正之服務器）來調(diào)整流量配置。如高性能之大型服務器，可以配置為一個較大之權重值，同時設置較小之權重值較低之性能之小服務器。為了避免超載導致服務器崩潰，可以指定最大限度的實際服務器，以避免服務器過載。可以指定任何服務器到另一個服務器或備份服務器的溢出，從而進一步確保應用程序的可用性。

非持續(xù)性的算法：不同之請求可被配置給一個實際之服務組不同之真實服務器。有圓羅賓算法，最少連接算法，響應速度算法。

輪循算法：依次將請求調(diào)度不同之服務器以輪詢之方式，就是每次的調(diào)度都執(zhí)行i = (i + 1) mod n次，并現(xiàn)狀出第i臺的服務器。算法之優(yōu)點就是它的簡潔性，因為它不需要記錄現(xiàn)態(tài)中的全部連接之狀態(tài)，故其歸類為一種無狀態(tài)的調(diào)度。

最少連接的算法： 每一次客戶端請求之服務可以在服務器之時間有較大之差異，具有較長之工作時間，如果一個簡單之圓羅賓或隨機平衡算法，將每個服務器上之過程可能會產(chǎn)生非常大之差異，這樣之結果將不能實現(xiàn)真正之負載平衡。最小數(shù)目之連接到內(nèi)部之平衡算法在負載每個服務器有一個數(shù)據(jù)記錄，記錄之內(nèi)容是連接之數(shù)量，目前正在處理之服務器，當一個新之服務連接請求，請求將配置給當前連接之服務器數(shù)量最少，使更現(xiàn)實之平衡，更平衡之負載。

響應速度的算法：說明：負載均衡設備向每個內(nèi)部服務器發(fā)送一個探測請求（如ping），然后每個服務器響應時間最快之響應，以確定該服務器響應服務客戶端請求之響應時間。舉例：這樣之平衡算法能更好地反映服務器之當前運行狀態(tài)，但只有最快之響應時間是指負載平衡設備和服務器響應時間最快，而不是客戶之間之響應時間最快之客戶端和服務器之間。

持續(xù)性算法：特定客戶端之請求被配置到一個真實之服務組中，與一個真實之服務器處理。主要包括：

（1）基于IP之算法：基于用戶IP地址來進行服務器的選擇。－Hash IP (hi) ：基于用戶IP地址之HASH值，來進行服務器的選擇：

（2）基于請求/報頭之算法－Hash Header：進行服務器的選擇是通過用戶請求報中HTTP之報頭；Persistent Hostname ：服務器的選擇是根據(jù)用戶的請求中HTTP報頭之HASH值；Persistent URL：服務器的選擇是通過對URI Tag 與值之靜態(tài)的對應關系。SSL Session ID ：服務器的選擇是根據(jù)SSL會話ID。

（3）基于Cookie之算法－Persistent Cookie： 進行服務器的選擇是通過用戶請求包用Cookie Name / Value 之靜態(tài)對應關系來；－Hash Cookie ：進行服務器的選擇是通過用戶請求包用Cookie Name / Value 之Hash 值對應關系；－Insert Cookie ：進行服務器的選擇是通過負載均衡器，向服務器響應包中插入Cookie；－Rewrite Cookie ：進行服務器的選擇是通過負載均衡器向服務器響應包中重寫Cookie值。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.165