負(fù)載均衡技術(shù)的分類及應(yīng)用研究

摘 要：網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)瀏覽量急劇增加，這也帶來了數(shù)據(jù)流量的增長，這就相應(yīng)地要求網(wǎng)絡(luò)的核心部分的處理能力能跟上人們的需求。在這種情況下，廉價(jià)實(shí)惠、處理效率高的負(fù)載均衡技術(shù)的產(chǎn)生，給人類的生活和工作帶來了很大便利。文章主要闡述了負(fù)載均衡技術(shù)的不同類別、優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)踐中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：負(fù)載均衡；網(wǎng)絡(luò)；負(fù)載平衡；信息系統(tǒng)

1 類型多樣、各充其能的負(fù)載均衡技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，負(fù)載均衡技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)的很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，形成了各具特色、各有利弊的多樣化負(fù)載均衡技術(shù)的格局，同時(shí)，這些不同的類型作用于不同的領(lǐng)域，有著各自不同的運(yùn)行方式以及自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但無論是哪種類型，它都給我們的生活帶來了或多或少的便利，使這個(gè)日新月異的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展加快了步伐，其主要的類型有四種，具體分類所述如下。

1.1 軟件負(fù)載均衡和硬件負(fù)載均衡。所謂的軟件負(fù)載均衡技術(shù)是指于一臺或者一臺以上的服務(wù)器上相對應(yīng)的操作系統(tǒng)上配置一個(gè)或者一個(gè)以上的附帶軟件，以此來促成負(fù)載的均衡。而硬件負(fù)載技術(shù)則簡便得多，它可以不需要通過其他設(shè)備的作用而直接在外網(wǎng)和服務(wù)器之間配置負(fù)載均衡器。將這兩種負(fù)載均衡技術(shù)對比起來看，軟件負(fù)載均衡技術(shù)獨(dú)具的特點(diǎn)是設(shè)備簡單，這樣在設(shè)備的安裝上省時(shí)省力，促使其成本比其他方式低，同時(shí)使用起來也比較靈活方便。但是它可擴(kuò)展性比較差，同時(shí)安全性低，常常帶來不必要的麻煩。反觀硬件負(fù)載均衡技術(shù)也不是十全十美的，雖然它可以提高整體功能、流暢性較高，但其唯一的致命傷則是成本很高。

1.2 本地負(fù)載均衡和全局負(fù)載均衡。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在應(yīng)用的地理分支上分類，可以分為本地負(fù)載均衡和全局負(fù)載均衡。從其名字來看可以很好地理解各自的工作特點(diǎn)，本地負(fù)載均衡可以理解為直接對本地服務(wù)器進(jìn)行負(fù)載均衡的操作。這樣，全局負(fù)載均衡也比較好理解了，它就是對一個(gè)范圍較大的區(qū)域進(jìn)行整體性的負(fù)載均衡。由于全局負(fù)載均衡的范圍廣，因此它的使用成本比本地負(fù)載均衡高，同時(shí)，本地負(fù)載均衡常常是一對一服務(wù)，所以能有效解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量超負(fù)荷的問題安全性能比較高。全局負(fù)載均衡技術(shù)主要用于一個(gè)較大的區(qū)域范圍內(nèi)，各個(gè)地方的用戶用一個(gè)IP地址就能連接上離自己最近的服務(wù)器，從而使網(wǎng)速大大提高。這種全局負(fù)載均衡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能跨越地理位置的限制，能夠遠(yuǎn)距離為不同地區(qū)的用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，且網(wǎng)絡(luò)速度很快，這是它最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

1.3 更高網(wǎng)絡(luò)層負(fù)載均衡。由于網(wǎng)絡(luò)上存在負(fù)載超標(biāo)的各種問題，從網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次著手，利用負(fù)載均衡技術(shù)來解決問題是絕對可行的。由于網(wǎng)絡(luò)的第四層和第七層比較特殊，所以我們通常也會選擇運(yùn)行質(zhì)量更好的更高網(wǎng)絡(luò)層負(fù)載均衡。更高網(wǎng)絡(luò)層負(fù)載均衡是將一個(gè)網(wǎng)上合法的注冊IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部服務(wù)器的IP地址，對每次TCP連接請求動態(tài)使用其中一個(gè)內(nèi)部IP地址，這就是第四層網(wǎng)絡(luò)均衡器的任務(wù)，從而達(dá)到均衡負(fù)載的目的。第七層的負(fù)載均衡控制則通過提供一種對訪問流量的高層控制方式來適應(yīng)對HTTP服務(wù)器群的應(yīng)用，然后檢查流經(jīng)的HTTP報(bào)頭，依據(jù)報(bào)頭內(nèi)的信息來執(zhí)行均衡負(fù)載的重大任務(wù)。

1.4 鏈路聚合技術(shù)。鏈路聚合技術(shù)又稱Trunk，是指利用多個(gè)物理端口相互捆綁，從而形成一個(gè)邏輯端口，從而分擔(dān)各成員端口出/入流量的負(fù)荷量的新興技術(shù)。交換機(jī)會在分析了用戶配備的端口負(fù)擔(dān)的流量決定報(bào)文發(fā)送到什么交換機(jī)和何種類型的端口上。如果其中一個(gè)成員端口的鏈接路線發(fā)生了故障，交換機(jī)會立即檢測出來并停止在此端口上發(fā)送報(bào)文。此時(shí)還會反映出剩下鏈路各自所負(fù)擔(dān)的網(wǎng)絡(luò)流量，再一次分析報(bào)文應(yīng)當(dāng)發(fā)送到那個(gè)具體的端口，等到發(fā)生故障的端口恢復(fù)了它應(yīng)有的功能，它就會重操舊業(yè)繼續(xù)計(jì)算報(bào)文應(yīng)當(dāng)發(fā)送到哪個(gè)位置的什么端口。

2 負(fù)載均衡技術(shù)的應(yīng)用

2.1 DNS負(fù)載均衡。DNS負(fù)載均衡是負(fù)載均衡技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的領(lǐng)頭羊。它可以使不同的地址取相同地名字，那么查詢這個(gè)公共名字的客戶機(jī)便會抽取到其中的任意一個(gè)地址，這樣，不同的客戶擁有不同的地址，從而在自己的區(qū)域內(nèi)連接不同的服務(wù)器。DNS負(fù)載均衡技術(shù)用取名字的方式獲得了效果頗佳的負(fù)載均衡。

2.2 地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡。地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡事實(shí)上就是對外部IP地址進(jìn)行一定轉(zhuǎn)換，使其變成一種內(nèi)部IP地址，在每次TCP連接顯現(xiàn)出請求動態(tài)時(shí)，在眾多地址中選擇一個(gè)IP地址便是我們所說的地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡，它對負(fù)載均衡的地址進(jìn)行自我轉(zhuǎn)換咀嚼，將均衡負(fù)載的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2.3 代理服務(wù)器負(fù)載均衡。代理服務(wù)器負(fù)載所使用的服務(wù)器與其他負(fù)載均衡不同，它可以將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的服務(wù)器，這樣就省去了很多中間環(huán)節(jié)，從而靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問速度的提升，使人們用起來心情都會更加舒暢。這樣服務(wù)器的負(fù)載均衡也就輕松地變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。

2.4 混合型負(fù)載均衡。混合型主要運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、涉及范圍廣的情況下，由于不同的服務(wù)器往往在規(guī)模、硬件設(shè)備、提供的服務(wù)上存在差異，混合型負(fù)載均衡具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，它完全可以成為每個(gè)服務(wù)器群應(yīng)當(dāng)選擇的最便利、最流暢的負(fù)載均衡的方式，通過一層層的負(fù)載均衡群集起來作為一個(gè)整體向外部提供服務(wù)，從而顯現(xiàn)出最佳的性能。當(dāng)然這種方式也不只局限于大型網(wǎng)絡(luò)中，它有時(shí)候也可以運(yùn)用于單臺均衡設(shè)備的性能不能滿足大量連接請求的情況下。

2.5 反向代理負(fù)載均衡。幫助內(nèi)網(wǎng)用戶訪問外網(wǎng)服務(wù)器的連接請求已是一項(xiàng)我們耳熟能詳?shù)募妓嚵耍赡膫€(gè)服務(wù)器幫忙完全由服務(wù)器說了算，并將原本要直接發(fā)送到internet服務(wù)器解決的問題轉(zhuǎn)而傳達(dá)給代理服務(wù)器去解決。而反向代理正好與此相反，它先由代理服務(wù)器作為一個(gè)中間人接受外網(wǎng)上的連接請求，然后它再把請求傳達(dá)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，完成一個(gè)由外到里的過程，同時(shí)這個(gè)中間人也是一個(gè)結(jié)果傳達(dá)者，此時(shí)代理服務(wù)器就升級為了正職。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)堵塞也得到了解決，網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)大大減小。

2.6 NAT負(fù)載均衡。NAT全名為NetworkAddressTranslation，即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。顧名思義，它是將一個(gè)IP地址轉(zhuǎn)換為另一個(gè)IP地址，也就相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)的功能。它的應(yīng)用范圍還算廣泛，一般用于沒有登記注冊的內(nèi)部地址與合法的、已獲注冊的InternetIP地址間，也就是說可以增加和擴(kuò)大InternetIP地址數(shù)量、不讓外網(wǎng)知道內(nèi)網(wǎng)是何種構(gòu)造。當(dāng)然，負(fù)載均衡技術(shù)在其他很多領(lǐng)域都有運(yùn)用，也不只是局限于這幾種運(yùn)用模式，這里只是簡單地列舉了這項(xiàng)技術(shù)比較常用的方式，同時(shí)我相信這項(xiàng)技術(shù)會不斷發(fā)展，運(yùn)用到更多領(lǐng)域，使得網(wǎng)絡(luò)堵塞、緊促的問題得到更好的解決，提供一個(gè)更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而給我們的生活、工作帶來更多的便利。

3 結(jié)束語

文章談?wù)摿素?fù)載均衡技術(shù)的分類和在實(shí)際生活中的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用方式，可以看出負(fù)載均衡技術(shù)的應(yīng)用對網(wǎng)速的提高、網(wǎng)絡(luò)安全性的提高以及對網(wǎng)絡(luò)流量的分散等過個(gè)方面起著重要的作用。文章只是對其中一些方面進(jìn)行了闡述，還有很多不完整，我們也可以看到，負(fù)載均衡技術(shù)還有一些不足，這些不足都是我們以后進(jìn)步的方向。希望通過文章的簡略介紹，能對負(fù)載均衡技術(shù)有一定的了解，同時(shí)希望對負(fù)載均衡技術(shù)今后的改進(jìn)能有一定的幫助。

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作者簡介：張鵬（1982-），男，漢族，內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市人，大連理工大學(xué)碩士，內(nèi)蒙古民族大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，講師，研究方向：軟件工程。