http://blog.csdn.net/kennyrose/article/details/7556474.
負(fù)載均衡概念
負(fù)載均衡( Load Balance LB )建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提供了一種廉價(jià)有效透明的方法擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。
負(fù)載均衡有兩方面的含義：首先，單個(gè)重負(fù)載的運(yùn)算分擔(dān)到多臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上做并行處理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備處理結(jié)束后，將結(jié)果匯總，返回給用戶，系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高，這就是我們常說的集群（clustering）技術(shù)。第二層含義就是：大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到多臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上分別處理，減少用戶等待響應(yīng)的時(shí)間，這主要針對Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。通常，負(fù)載均衡會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同層次（網(wǎng)絡(luò)七層）來劃分。其中，第二層的負(fù)載均衡指將多條物理鏈路當(dāng)作一條單一的聚合邏輯鏈路使用，這就是鏈路聚合（Trunking）技術(shù)，它不是一種獨(dú)立的設(shè)備，而是交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的常用技術(shù)。現(xiàn)代負(fù)載均衡技術(shù)通常操作于網(wǎng)絡(luò)的第四層或第七層，這是針對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的負(fù)載均衡技術(shù)，它完全脫離于交換機(jī)、服務(wù)器而成為獨(dú)立的技術(shù)設(shè)備。這也是我們現(xiàn)在要討論的對象。近幾年來，四到七層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡首先在電信、移動(dòng)、銀行、大型網(wǎng)站等單位進(jìn)行了應(yīng)用，因?yàn)槠渚W(wǎng)絡(luò)流量瓶頸的現(xiàn)象最突出。這也就是為何我們每通一次電話，就會(huì)經(jīng)過負(fù)載均衡設(shè)備的原因。另外，在很多企業(yè)，隨著企業(yè)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)的發(fā)展，負(fù)載均衡的應(yīng)用需求也越來越大了。
負(fù)載均衡算法
輪循算法（Round Robin）
輪轉(zhuǎn)算法是所有調(diào)度算法中最簡單也最容易實(shí)現(xiàn)的一種方法。在一個(gè)任務(wù)隊(duì)列里,隊(duì)列的每個(gè)成員(節(jié)點(diǎn))都具有相同的地位,輪轉(zhuǎn)法簡單的在這組成員中順序輪轉(zhuǎn)選擇。在負(fù)載均衡環(huán)境中,均衡器將新的請求輪流發(fā)給節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中的下一節(jié)點(diǎn),如此連續(xù)周而復(fù)始,每個(gè)集群的節(jié)點(diǎn)都在相等的地位下被輪流選擇。這個(gè)算法在DNS域名輪詢中被廣泛使用。
輪轉(zhuǎn)法的活動(dòng)是可預(yù)知的,每個(gè)節(jié)點(diǎn)被選擇的機(jī)會(huì)是1/N,因此很容易計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的負(fù)載分布。輪轉(zhuǎn)法典型的適用于集群中所有節(jié)點(diǎn)的處理能力和性能均相同的情況,在實(shí)際應(yīng)用中,一般將他與其他簡單方法聯(lián)合使用時(shí)比較有效。
鏈接：http://security.ctocio.com.cn/securitycomment/385/8082385.shtml
最少連接算法（Least Connection）
在最少連接法中,均衡器紀(jì)錄目前所有活躍連接,把下一個(gè)新的請求發(fā)給當(dāng)前含有最少連接數(shù)的節(jié)點(diǎn)。這種算法針對TCP連接進(jìn)行,但由于不同應(yīng)用對系統(tǒng)資源的消耗可能差異很大,而連接數(shù)無法反映出真實(shí)的應(yīng)用負(fù)載,因此在使用重型Web服務(wù)器作為集群節(jié)點(diǎn)服務(wù)時(shí)(例如Apache服務(wù)器),該算法在均衡負(fù)載的效果上要打個(gè)折扣。為了減少這個(gè)不利的影響,可以對每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置最大的連接數(shù)上限(通過閾值設(shè)定體現(xiàn))。
鏈接：http://wangwx.blog.51cto.com/361401/72842
響應(yīng)速度算法（Response Time）
均衡器記錄自身到每一個(gè)集群節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間,并將下一個(gè)到達(dá)的連接請求分配給響應(yīng)時(shí)間最短的節(jié)點(diǎn),這種方法要求使用ICMP包或基于UDP包的專用技術(shù)來主動(dòng)探測各節(jié)點(diǎn)。
在大多數(shù)基于LAN的集群中,最快響應(yīng)算法工作的并不是很好,因?yàn)長AN中的ICMP包基本上都在10 ms內(nèi)完成回應(yīng),體現(xiàn)不出節(jié)點(diǎn)之間的差異;如果在WAN上進(jìn)行均衡的話,響應(yīng)時(shí)間對于用戶就近選擇服務(wù)器而言還是具有現(xiàn)實(shí)意義的;而且集群的拓?fù)湓椒稚?這種方法越能體現(xiàn)出效果來。這種方法是高級均衡基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重定向用到的主要方法。
鏈接：http://security.ctocio.com.cn/wpsummary/136/8098136.shtml
持續(xù)性算法（Persistent）主要是Hash算法
從一個(gè)特定的客戶端發(fā)出的請求都被分配到一個(gè)實(shí)服務(wù)組中的同一個(gè)實(shí)服務(wù)器上進(jìn)行處理。主要包括：
A．基于IP的算法
－Persistent IP ：基于用戶IP地址來選擇服務(wù)器。
－Hash IP ：基于用戶IP地址的HASH值，來選擇服務(wù)器
B．基于報(bào)頭/請求的算法
－Hash Header ：基于用戶請求報(bào)中HTTP報(bào)頭來選擇服務(wù)器；
－Persistent Hostname ：基于用戶請求報(bào)中HTTP報(bào)頭的Hostname的HASH值，來選擇服務(wù)器；
－Persistent URL ：基于對URI Tag 和值的靜態(tài)對應(yīng)關(guān)系來選擇服務(wù)器。
－SSL Session ID ：基于SSL會(huì)話ID來選擇服務(wù)器。
C．基于Cookie的算法
－Persistent Cookie ： 選擇服務(wù)器基于用戶請求包用Cookie Name / Value 的靜態(tài)對應(yīng)關(guān)系；
－Hash Cookie ：選擇服務(wù)器基于用戶請求包用Cookie Name / Value 的Hash 值對應(yīng)關(guān)系；
－Insert Cookie ：選擇服務(wù)器基于負(fù)載均衡器 向服務(wù)器響應(yīng)包中插入Cookie；
－Re-write Cookie ：選擇服務(wù)器基于負(fù)載均衡器向服務(wù)器響應(yīng)包中重寫Cookie值。（必須為重寫指定Cookie值的偏移量）
負(fù)載均衡分類
DNS負(fù)載均衡
DNS負(fù)載均衡技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理是在DNS服務(wù)器中為同一個(gè)主機(jī)名配置多個(gè)IP地址，在應(yīng)答DNS查詢時(shí)，DNS服務(wù)器對每個(gè)查詢將以DNS文件中主機(jī)記錄的IP地址按順序返回不同的解析結(jié)果，將客戶端的訪問引導(dǎo)到不同的機(jī)器上去，使得不同的客戶端訪問不同的服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
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代理服務(wù)器（正向反向代理）負(fù)載均衡
使用代理服務(wù)器，可以將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的服務(wù)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(shù)，使用代理服務(wù)器將請求均勻轉(zhuǎn)發(fā)給多臺(tái)服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
反向代理負(fù)載均衡 普通代理方式是代理內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶訪問internet上服務(wù)器的連接請求，客戶端必須指定代理服務(wù)器,并將本來要直接發(fā)送到internet上服務(wù)器的連接請求發(fā)送給代理服務(wù)器處理。反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務(wù)器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請求連接的客戶端，此時(shí)代理服務(wù)器對外就表現(xiàn)為一個(gè)服務(wù)器。反向代理負(fù)載均衡技術(shù)是把將來自internet上的連接請求以反向代理的方式動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行處理，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
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。然而它本身也存在一些問題，首先就是必須為每一種服務(wù)都專門開發(fā)一個(gè)反向代理服務(wù)器，這就不是一個(gè)輕松的任務(wù)。
代理服務(wù)器本身雖然可以達(dá)到很高效率，但是針對每一次代理，代理服務(wù)器就必須維護(hù)兩個(gè)連接，一個(gè)對外的連接，一個(gè)對內(nèi)的連接，因此對于特別高的連接請求，代理服務(wù)器的負(fù)載也就非常之大。反向代理方式下能應(yīng)用優(yōu)化的負(fù)載均衡策略，每次訪問最空閑的內(nèi)部服務(wù)器來提供服務(wù)。但是隨著并發(fā)連接數(shù)量的增加，代理服務(wù)器本身的負(fù)載也變得非常大，最后反向代理服務(wù)器本身會(huì)成為服務(wù)的瓶頸。
NAT負(fù)載均衡
NAT（Network Address Translation 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）簡單地說就是將一個(gè)IP地址轉(zhuǎn)換為另一個(gè)IP地址，一般用于未經(jīng)注冊的內(nèi)部地址與合法的、已獲注冊的Internet IP地址間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。適用于解決Internet IP地址緊張、不想讓網(wǎng)絡(luò)外部知道內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等的場合下。每次NAT轉(zhuǎn)換勢必會(huì)增加NAT設(shè)備的開銷，但這種額外的開銷對于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)來說都是微不足道的，除非在高帶寬有大量NAT請求的網(wǎng)絡(luò)上。
NAT負(fù)載均衡將一個(gè)外部IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部IP地址，對每次連接請求動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換為一個(gè)內(nèi)部服務(wù)器的地址，將外部連接請求引到轉(zhuǎn)換得到地址的那個(gè)服務(wù)器上，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
NAT負(fù)載均衡是一種比較完善的負(fù)載均衡技術(shù)，起著NAT負(fù)載均衡功能的設(shè)備一般處于內(nèi)部服務(wù)器到外部網(wǎng)間的網(wǎng)關(guān)位置，如路由器、防火墻、四層交換機(jī)、專用負(fù)載均衡器等，均衡算法也較靈活，如隨機(jī)選擇、最少連接數(shù)及響應(yīng)時(shí)間等來分配負(fù)載。
NAT負(fù)載均衡可以通過軟硬件方式來實(shí)現(xiàn)。通過軟件方式來實(shí)現(xiàn)NAT負(fù)載均衡的設(shè)備往往受到帶寬及系統(tǒng)本身處理能力的限制，由于NAT比較接近網(wǎng)絡(luò)的低層，因此就可以將它集成在硬件設(shè)備中，通常這樣的硬件設(shè)備是第四層交換機(jī)和專用負(fù)載均衡器，第四層交換機(jī)的一項(xiàng)重要功能就是NAT負(fù)載均衡。
地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān) 負(fù)載均衡
支持負(fù)載均衡的地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，可以將一個(gè)外部IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部IP地址，對每次TCP連接請求動(dòng)態(tài)使用其中一個(gè)內(nèi)部地址，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。很多硬件廠商將這種技術(shù)集成在他們的交換機(jī)中，作為他們第四層交換的一種功能來實(shí)現(xiàn)，一般采用隨機(jī)選擇、根據(jù)服務(wù)器的連接數(shù)量或者響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行選擇的負(fù)載均衡策略來分配負(fù)載。由于地址轉(zhuǎn)換相對來講比較接近網(wǎng)絡(luò)的低層，因此就有可能將它集成在硬件設(shè)備中，通常這樣的硬件設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)。
當(dāng)前局域網(wǎng)交換機(jī)所謂的第四層交換技術(shù)，就是按照IP地址和TCP端口進(jìn)行虛擬連接的交換，直接將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的計(jì)算機(jī)的相應(yīng)端口。通過交換機(jī)就能將來自外部的初始連接請求，分別與內(nèi)部的多個(gè)地址相聯(lián)系，此后就能對這些已經(jīng)建立的虛擬連接進(jìn)行交換。因此，一些具備第四層交換能力的局域網(wǎng)交換機(jī)，就能作為一個(gè)硬件負(fù)載均衡器，完成服務(wù)器的負(fù)載均衡。
由于第四層交換基于硬件芯片，因此其性能非常優(yōu)秀，尤其是對于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和交換速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。然而，正因?yàn)樗鞘褂糜布?shí)現(xiàn)的，因此也不夠靈活，僅僅能夠處理幾種最標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用協(xié)議的負(fù)載均衡，如HTTP 。當(dāng)前負(fù)載均衡主要用于解決服務(wù)器的處理能力不足的問題，因此并不能充分發(fā)揮交換機(jī)帶來的高網(wǎng)絡(luò)帶寬的優(yōu)點(diǎn)。
協(xié)議內(nèi)部支持 負(fù)載均衡
除了這三種負(fù)載均衡方式之外，有的協(xié)議內(nèi)部支持與負(fù)載均衡相關(guān)的功能，例如HTTP協(xié)議中的重定向能力等，HTTP運(yùn)行于TCP連接的最高層?？蛻舳送ㄟ^端口號(hào)80的TCP服務(wù)直接連接到服務(wù)器，然后通過TCP連接向服務(wù)器端發(fā)送一個(gè)HTTP請求。在服務(wù)器分清客戶端所需的網(wǎng)頁和資源之前，至少要進(jìn)行四次TCP的數(shù)據(jù)包交換請求。由于負(fù)載平衡設(shè)備要把進(jìn)入的請求分配給多個(gè)服務(wù)器，因此，它只能在TCP連接時(shí)建立，且HTTP請求通過后才能確定如何進(jìn)行負(fù)載的平衡。當(dāng)一個(gè)網(wǎng)站的點(diǎn)擊率達(dá)到每秒上百甚至上千次時(shí)，TCP連接、HTTP報(bào)頭信息以及進(jìn)程的時(shí)延已經(jīng)變得很重要了。在HTTP請求和報(bào)頭中有很多對負(fù)載平衡有用的信息。首先，也是最重要的一點(diǎn)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(gè)信息，負(fù)載平衡設(shè)備就可以將所有的圖像請求引導(dǎo)到一個(gè)圖像服務(wù)器，或者根據(jù)URL的數(shù)據(jù)庫查詢內(nèi)容調(diào)用CGI程序，將請求引導(dǎo)到一個(gè)專用的高性能數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。惟一能局限這些信息獲取的因素是負(fù)載平衡設(shè)備本身的靈活程度。事實(shí)上，如果網(wǎng)絡(luò)管理員熟悉Web內(nèi)容交換技術(shù)，他可以僅僅根據(jù)HTTP報(bào)頭的cookie字段來使用Web內(nèi)容交換技術(shù)改善對特定客戶的服務(wù)，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(bào)頭信息以及作出負(fù)載平衡決策的過程，是影響Web內(nèi)容交換技術(shù)性能的重要問題。
參考鏈接
http://www.agilesharp.com/u/yanyangtian/Blog.aspx/t-209
http://blog.csdn.net/it_man/article/details/7083250#
http://blog.csdn.net/frank3G/article/details/4595502#
http://www.bitscn.com/network/cisco/200604/10758.html
