由于網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流量多集中在中心服務器一端,所以現(xiàn)在所說的負載均衡,多指的是對訪問服務器的負載進行均衡(或者說分擔)措施。負載均衡,從結構上分為本地負載均衡和地域負載均衡(全局負載均衡),前一種是指對本地的服務器集群做負載均衡,后一種是指對分別放置在不同的地理位置、在不同的網(wǎng)絡及服務器群集之間作負載均衡。

  每個主機運行一個所需服務器程序的獨立拷貝,諸如Web、FTP、Telnet或e-mail服務器程序。對于某些服務(如運行在Web服務器上的那些服務)而言,程序的一個拷貝運行在群集內所有的主機上,而網(wǎng)絡負載均衡則將工作負載在這些主機間進行分配。對于其他服務(例如e-mail),只有一臺主機處理工作負載,針對這些服務,網(wǎng)絡負載均衡允許網(wǎng)絡通訊量流到一個主機上,并在該主機發(fā)生故障時將通訊量移至其他主機。

  ■DNS

  早的負載均衡技術是通過DNS來實現(xiàn)的,在DNS中為多個地址配置同一個名字,因而查詢這個名字的客戶機將得到其中一個地址,從而使得不同的客戶訪問不同的服務器,達到負載均衡的目的。

  DNS負載均衡是一種簡單而有效的方法,但是它不能區(qū)分服務器的差異,也不能反映服務器的當前運行狀態(tài)。當使用DNS負載均衡的時候,必須盡量保證不同的客戶計算機能均勻獲得不同的地址。由于DNS數(shù)據(jù)具備刷新時間標志,一旦超過這個時間限制,其他DNS服務器需要和這個服務器交互,以重新獲得地址數(shù)據(jù),有可能獲得不同IP地址。因此為了使地址能隨機分配,應使刷新時間盡量短,不同地方的DNS服務器能更新對應的地址,達到隨機獲得地址,然而將過期時間設置得過短,將使DNS流量大增,而造成額外的網(wǎng)絡問題。DNS負載均衡的另一個問題是,一旦某個服務器出現(xiàn)故障,即使及時修改了DNS設置,還是要等待足夠的時間(刷新時間)才能發(fā)揮作用,在此期間,保存了故障服務器地址的客戶計算機將不能正常訪問服務器。

  盡管存在多種問題,但它還是一種非常有效的做法,包括Yahoo在內的很多大型網(wǎng)站都使用DNS。

  ■代理服務器

  使用代理服務器,可以將請求轉發(fā)給內部的服務器,使用這種加速模式顯然可以提升靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問速度。然而,也可以考慮這樣一種技術,使用代理服務器將請求均勻轉發(fā)給多臺服務器,從而達到負載均衡的目的。

  這種代理方式與普通的代理方式有所不同,標準代理方式是客戶使用代理訪問多個外部服務器,而這種代理方式是代理多個客戶訪問內部服務器,因此也被稱為反向代理模式。雖然實現(xiàn)這個任務并不算是特別復雜,然而由于要求特別高的效率,實現(xiàn)起來并不簡單。

  使用反向代理的好處是,可以將負載均衡和代理服務器的高速緩存技術結合在一起,提供有益的性能。然而它本身也存在一些問題,首先是必須為每一種服務都專門開發(fā)一個反向代理服務器,這不是一個輕松的任務。

  代理服務器本身雖然可以達到很高效率,但是針對每一次代理,代理服務器必須維護兩個連接,一個對外的連接,一個對內的連接,因此對于特別高的連接請求,代理服務器的負載也非常之大。反向代理方式下能應用優(yōu)化的負載均衡策略,每次訪問空閑的內部服務器來提供服務。但是隨著并發(fā)連接數(shù)量的增加,代理服務器本身的負載也變得非常大,后反向代理服務器本身會成為服務的瓶頸。

  ■地址轉換網(wǎng)關

  支持負載均衡的地址轉換網(wǎng)關,可以將一個外部IP地址映射為多個內部IP地址,對每次TCP連接請求動態(tài)使用其中一個內部地址,達到負載均衡的目的。很多硬件廠商將這種技術集成在他們的交換機中,作為他們第四層交換的一種功能來實現(xiàn),一般采用隨機選擇、根據(jù)服務器的連接數(shù)量或者響應時間進行選擇的負載均衡策略來分配負載。由于地址轉換相對來講比較接近網(wǎng)絡的低層,因此有可能將它集成在硬件設備中,通常這樣的硬件設備是局域網(wǎng)交換機。

  當前局域網(wǎng)交換機所謂的第四層交換技術,是按照IP地址和TCP端口進行虛擬連接的交換,直接將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的計算機的相應端口。通過交換機能將來自外部的初始連接請求,分別與內部的多個地址相聯(lián)系,此后能對這些已經(jīng)建立的虛擬連接進行交換。因此,一些具備第四層交換能力的局域網(wǎng)交換機,能作為一個硬件負載均衡器,完成服務器的負載均衡。   由于第四層交換基于硬件芯片,因此其性能非常,尤其是對于網(wǎng)絡傳輸速度和交換速度遠遠超過普通的數(shù)據(jù)包轉發(fā)。然而,正因為它是使用硬件實現(xiàn)的,因此也不夠靈活,僅僅能夠處理幾種標準的應用協(xié)議的負載均衡,如HTTP 。當前負載均衡主要用于解決服務器的處理能力不足的問題,因此并不能充分發(fā)揮交換機帶來的高網(wǎng)絡帶寬的優(yōu)點。

  ■協(xié)議內部支持

  除了這三種負載均衡方式之外,有的協(xié)議內部支持與負載均衡相關的功能,例如HTTP協(xié)議中的重定向能力等,HTTP運行于TCP連接的高層?蛻舳送ㄟ^端口號80的TCP服務直接連接到服務器,然后通過TCP連接向服務器端發(fā)送一個HTTP請求。在服務器分清客戶端所需的網(wǎng)頁和資源之前,至少要進行四次TCP的數(shù)據(jù)包交換請求。由于負載平衡設備要把進入的請求分配給多個服務器,因此,它只能在TCP連接時建立,且HTTP請求通過后才能確定如何進行負載的平衡。當一個網(wǎng)站的點擊率達到每秒上百甚至上千次時,TCP連接、HTTP報頭信息以及進程的時延已經(jīng)變得很重要了。在HTTP請求和報頭中有很多對負載平衡有用的信息。首先,也是重要的一點是,我們可以從這些信息中獲知客戶端所請求的URL和網(wǎng)頁,利用這個信息,負載平衡設備可以將所有的圖像請求引導到一個圖像服務器,或者根據(jù)URL的數(shù)據(jù)庫查詢內容調用CGI程序,將請求引導到一個專用的高性能數(shù)據(jù)庫服務器。惟一能局限這些信息獲取的因素是負載平衡設備本身的靈活程度。事實上,如果網(wǎng)絡管理員熟悉Web內容交換技術,他可以僅僅根據(jù)HTTP報頭的cookie字段來使用Web內容交換技術改善對特定客戶的服務,如果能從HTTP請求中找到一些規(guī)律,還可以充分利用它作出各種決策。除了TCP連接表的問題外,如何查找合適的HTTP報頭信息以及作出負載平衡決策的過程,是影響Web內容交換技術性能的重要問題。

  但它依賴于特定協(xié)議,因此使用范圍有限。根據(jù)現(xiàn)有的這些負載均衡技術,并應用優(yōu)化的均衡策略,來實現(xiàn)后端服務器負載分擔的優(yōu)狀態(tài)。