《生活宝典shenghuobaodian.com》讯 什么是网络应用服务的负载均衡机制，有哪些实现方案？为建立一个可以承担大量负载的Web网站，应该使用多服务器的分布式对称体系结构。
在目前的网络中，工作负荷分布常常并不均匀，对于电子商务网站等计算与处理集中型的应用，服务器负荷很大；对于网络数据库等频繁读写数据的应用，负荷主要在存储系统；对于视频服务等传输量大的应用，数据总是在网络接口发生拥塞；对于访问量大的应用，路由器与防火墙易成为瓶颈。
当网络应用业务量的发展在局域网或广域网中急剧增长时，网络主干设备的数据流量和计算强度之大，使得单一设备根本无法承担。网络应用服务的负载均衡技术的目的是调用多台设备共同完成任务。
负载均衡是建立在现有网络结构之上的机制，可以加强网络的数据处理能力，增加吞吐量，扩展服务器带宽，提高网络服务的灵活性和可用性。它主要完成以下任务：解决网络拥塞，提供与地理位置无关的就近服务，提供更好的访问质量；提高服务器响应速度；提高服务器及其他资源的利用率；避免网络关键设备出现单点失效。 负载均衡目前主要是采用基于网络的“轮流值班、动态均衡”方式，目的是将可能拥塞于一个地方的计算与处理负载交给多个地方分担。在设计负载均衡机制时，应该从网络的不同层次入手，根据对出现网络瓶颈问题的具体分析，通过采用传输链路聚合、采用更高层网络交换技术和采用服务器集群等策略来实现。
基于网络服务端的负载均衡是一种动态均衡，主要是通过实时分析数据包，掌握网络中的数据流量状况，把任务合理地分配出去。主要实现方案有以下几种。
1．基于传输链路聚合的负载均衡
为了支持与日俱增的高带宽应用，越来越多的计算机设备以高速链路连入网络。由于网络中业务分布的不平衡，核心区域高，边缘区域低，关键部门高，一般部门低，当企业内部对高带宽应用需求不断增大时，局域网核心主干区域的数据接口将产生瓶颈问题，延长客户应用的响应时间。对于这种情况，可以采用链路聚合技术，将多条线路的传输容量融合成一条单一的逻辑连接。目前有四种链路聚合技术可以将多条线路“捆绑”起来：同步IMUX系统、IMA反向多路复用技术、基于路由器的链路聚合，以及多重链路PPP。
同步IMUX系统工作在T1／E1的数据位传输层，利用多个同步的DS1信道传输数据实现负载均衡。IMA是一种多线路的反向多路复用技术，工作在信元级，能够运行在使用 ATM路由器的平台上。基于路由器的链路聚合，是控制路由器根据已知目的地址的缓冲大小，将数据包分配给各个平行的链路，或采用循环分配方法来向线路分发数据包。多重链路PPP，又称MP或MLP，是应用于使用PPP封装数据链路的路由器的负载均衡技术。 MP可以将大的PPP数据包分解成小的数据段，再将其分发给平行的多条线路，还可以根据当前的链路利用率来动态地分配拨号线路。
2．基于域名服务器和代理服务器的负载均衡
最早的负载均衡机制是通过域名服务器DNS实现的。通过在DNS中为多个IP地址配置同一个名字，使得访问这个名字的客户端连接到其中一个IP地址，从而实现不同的客户访问不同的服务器，达到实现网络服务负载均衡的目的。使用代理服务器同样可以将客户请求转发给内部的服务器，它不但可以提升访问静态网页的速度，还可以将请求均匀地转发给多台服务器。
3．基于高层交换的负载均衡
大型计算机网络通常由大量专用设备组成，如防火墙、路由器、交换机、Web服务器等。如何将这些设备有机地组合在一起，直接关系网络性能的优劣。现在许多交换机具备了第4层交换功能，可以将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址，对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址，达到负载均衡的目的。有的协议还支持与负载均衡相关的功能，如HTTP协议就提供了重定向能力。
Web内容交换技术，同样是基于高层交换的负载均衡技术。Web内容交换也称为URL交换或七层交换，是一种针对访问流量的高层控制技术。Web内容交换检查所有的HTTP报头，根据报头内容进行负载均衡决策，并以此为据确定如何对网页和图像等信息提供服务。Web内容交换技术不是根据TCP端口号进行控制，不会造成访问流量的滞留。如果一台Web服务器已经为图像服务、SSL对话、数据库事务处理等进行了功能优化，采用这个层次的流量控制是可以提高网络性能的。使用Web主机访问控制设备还可以降低硬件成本，容易地将用户访问流量转移给同一台Web服务器。如果用户访问量增加到一定程度，这些流量还可以被转移到专用的Web服务器设备。由于使用的是相同的Web内容交换技术来控制流量，网络的结构框架可以不用改变。目前，使用Web内容交换技术实现负载均衡的缺点，是所能支持的标准和规则的数目有限，灵活性也有限。负载均衡设备所能监测到HTTP报头的深度是限制内容交换能力的重要因素。如果HTTP报头中的信息在负载均衡设备所能监测的内容之外，其作用就无法发挥。内容交换还受到能够同时开启的TCP连接数量及TCP连接的建立和断开比率的限制。另外，Web内容交换技术对包括处理器和存储器的系统资源占用较多，采用时必须认真考虑投入与回报的问题。
4．基于带均衡策略服务器群集的负载均衡
网络应用的迅猛发展，要求服务器必须具备提供大量并发访问服务的能力，但是实际上服务器的处理能力和I／O能力常常成为服务瓶颈。一台服务器的处理能力总是有限的，通常只能够承受每秒几万个到几十万个请求，但是若能将多台这样的服务器组成一个系统，通过软件技术将所有请求平均分配给所有服务器，这个系统就完全可能拥有每秒钟处理几百万个甚至更多请求的能力。这就是利用服务器群集实现负载均衡的基本思想。通过负载分担网络地址传输(LSANT,Load Sharing Network Address Transfer)技术，可以将多台服务器的不同IP地址翻译成一个虚拟IP地址(Virtual IP)，使得每台服务器时刻保持活跃状态。这样，原来需用功能强大的服务器才能够完成的工作，就可以改由多台性能低一些的服务器承担。这种方案构成的应用服务系统具有良好的可伸缩性、可靠性和可用性，对投资保护的作用相当明显。网络管理员不但可以依据业务量的涨缩随时调整投入的服务器数量，还因为多台服务器连成群集运行，避免了关键业务的单点失效问题。
为建立一个可以承担大量负载的Web网站，应该使用多服务器的分布式对称体系结构。虽然使用代理服务器和Web服务器相结合，或者两台Web服务器相互协作的方式也属于多服务器结构，但在这类多服务器结构中，每台服务器所起到的作用是不同的，如一台服务器用于提供静态网页服务，另一台服务器用于提供动态网页服务，这属于非对称体系结构。由于这种结构中每台服务器的作用不同，业务设计时就需要考虑不同服务器之间的关系，一旦要改变服务器之间的关系，就会使得某些业务处理出现连接错误，不利于维护，可扩展性也较差。在对称体系结构中，每台服务器都具等价地位，都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。通过将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的每台服务器上，使得接收到连接请求的服务器都可以独立服务客户的请求。
除了基于网络服务端的负载均衡，还有一种基于客户端的负载均衡。这是指在网络的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，如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。如果负载信息采集程序发现服务器失效，则找到其他可替代的服务器作为服务选择。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，因此这也是一种动态的负载均衡技术。
总之，网络应用服务的负载均衡机制就是要让多台服务器或多条链路共同承担繁重的计算处理或I/O任务，以较低成本消除网络应用的瓶颈，提高网络的灵活性和可靠性。 从手机浏览器访问《生活宝典》 |
