典型的几个负载均衡算法PPT课件
第十一讲 负载均衡服务.ppt
2019-10-10
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仅十多年年来，对效率问题的重视程度有所下降： 为提高开发效率，人们往往以牺牲代码效率为代价
例如大量系统软件、框架的引入 方便了应用软件的开发 同时导致调用层次过多、系统执行效率下降 只是由于硬件速度与容量提升较快 盖过了软件效率的下降 使最终用户感觉系统速度还是增加了
这个过程需要自动化的测试工具来辅助完成： 测试工具主要用来模拟多种正常、峰值以及异常
负载条件 从而对系统的各项性能指标进行测试 效率测试可以使在用户模拟的环境中进行的
由于软件的运行效率与运行环境有很大的关系
因此效率测试更需要在系统部署到实际环境中
但还没有实际上线时进行
2019-10-10
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当客户数量众多而又无法依赖高速硬件来完 成2019-负10-10载分发时，多点感谢你负的欣载赏 平衡可能是必须的
负载平衡粒度
指负载分发（或迁移）基本单位的组合程度
对于网络层的负载平衡，基本单位是IP数据报。一 种可能的负载平衡粒度是目标地址为同一个IP的所 有数据报（如Linux服务器集群系统的目标地址散 列调度算法）
空间高效性主要是占用资源(例如：CPU、内存、 数据库连接、网络连接等等)少
类似内容还包括：同时服务的客户数目等
2019-10-10
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由于早期CPU的计算能力有限 内存容量也有限
因此程序的效率问题在早期很受重视：
算法复杂性的研究长期以来是计算机科学 的重要内容
衡量一个算法好坏的主要标准是时间开销 与空间开销
– 独立的负载均衡器上、服务节点自身、客户端
在多数情况下负载平衡由单个节点完成
单点负载平衡好处：
– 便于获得系统的全局状态，作出全局一致的决策；
负载均衡实现原理ppt课件
加权随机算法实现：
将加权与随机算法配合，根据随机数与加权比例后计算出当前新连接应该发往哪个
服务器。
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调度算法：源地址散列（Source Hashing）
2 1 4
Internet
5 1 4 3 6
2
5 3 6
源地址散列算法实现：
3.实服务组：为了便于对多个实服务 进行管理，将多个实服务的一些共 有属性提取出来形成了实服务组。 一个虚服务对应一个实服务组，一 个实服务组对应多个实服务。相同 的实服务组不能属于不同的虚服务。
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服务器型负载均衡转发方式
服务器负载均衡是数据中心最常见的组网模型。依据转发方式，分为NAT方 式、DR方式。
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10
调度算法：最少连接（Least Connections）
1 4 4 2 5 3 6
Internet
1
5 6
2 3
最少连接算法实现：
最少连接均衡算法对内部中需负载的每一台服务器都有一个数据记录，记录当前该 服务器正在处理的连接数量，当有新的服务连接请求时，将把当前请求分配给连接数 最少的服务器，使均衡更加符合实际情况，负载更加均衡。 最少连接算法适合长时处理的请求服务，如FTP。
Server Farms
Application
192.168.1.10
Load Blance to Client: Source IP = VIP - 6.6.6.100 Destination = 4.3.2.1
常见负载均衡算法
常见负载均衡算法⼀、概要随着系统⽇益庞⼤、逻辑业务越来越复杂，系统架构由原来的单⼀系统到垂直系统，发展到现在的分布式系统。
分布式系统中，可以做到公共业务模块的⾼可⽤，⾼容错性，⾼扩展性，然⽽，当系统越来越复杂时，需要考虑的东西⾃然也越来越多，要求也越来越⾼，⽐如服务路由、负载均衡等。
此⽂将针对负载均衡算法进⾏讲解，不涉及具体的实现。
⼆、负载均衡算法在分布式系统中，多台服务器同时提供⼀个服务，并统⼀到服务配置中⼼进⾏管理，如图1-1。
消费者通过查询服务配置中⼼，获取到服务到地址列表，需要选取其中⼀台来发起RPC远程调⽤。
如何选择，则取决于具体的负载均衡算法，对应于不同的场景，选择的负载均衡算法也不尽相同。
负载均衡算法的种类有很多种，常见的负载均衡算法包括轮询法、随机法、源地址哈希法、加权轮询法、加权随机法、最⼩连接法等，应根据具体的使⽤场景选取对应的算法。
图1-11、轮询（Round Robin）法轮询很容易实现，将请求按顺序轮流分配到后台服务器上，均衡的对待每⼀台服务器，⽽不关⼼服务器实际的连接数和当前的系统负载。
这⾥通过实例化⼀个serviceWeightMap的Map变量来服务器地址和权重的映射，以此来模拟轮询算法的实现，其中设置的权重值在以后的加权算法中会使⽤到，这⾥先不做过多介绍，该变量初始化如下：private static Map<String, Integer> serviceWeightMap = new HashMap<String, Integer>();static {serviceWeightMap.put("192.168.1.100", 1);serviceWeightMap.put("192.168.1.101", 1); //权重为4serviceWeightMap.put("192.168.1.102", 4);serviceWeightMap.put("192.168.1.103", 1);serviceWeightMap.put("192.168.1.104", 1);//权重为3serviceWeightMap.put("192.168.1.105", 3);serviceWeightMap.put("192.168.1.106", 1);//权重为2serviceWeightMap.put("192.168.1.107", 2);serviceWeightMap.put("192.168.1.108", 1);serviceWeightMap.put("192.168.1.109", 1);serviceWeightMap.put("192.168.1.110", 1);}通过该地址列表，实现的轮询算法的部分关键代码如下private static Integer pos = 0;public static String testRoundRobin() {// 重新创建⼀个map，避免出现由于服务器上线和下线导致的并发问题Map<String, Integer> serverMap = new HashMap<String, Integer>();serverMap.putAll(serviceWeightMap);//取得IP地址listSet<String> keySet = serverMap.keySet();ArrayList<String> keyList = new ArrayList<String>();keyList.addAll(keySet);String server = null;synchronized (pos) {if (pos > keySet.size()) {pos = 0;}server = keyList.get(pos);pos++;}return server;}由于serviceWeightMap中的地址列表是动态的，随时可能由机器上线、下线或者宕机，因此，为了避免可能出现的并发问题，⽐如数组越界，通过在⽅法内新建局部变量serverMap，先将域变量拷贝到线程本地，避免被其他线程修改。
各种负载均衡策略-图解
各种负载均衡策略-图解⽬录⼀.⼆.三.四.五.⼀.基于权重的随机负载均衡策略 有3台机器，每台机器都有各⾃的权重，如下如所⽰： 现在假设⽤户发起1次调⽤，请求被Server1处理，下⼀次请求，请求可能仍然被Server1处理，也可能是Server2或者Server3处理。
只是在⼤量调⽤后，总体的规律是，1/6的请求会⾛到Server1上，2/6的请求会⾛到Server2上，3/6的请求会⾛到Server3上。
⼆.基于轮询的负载均衡策略 这种策略，与每台机器的权重就没有关系了，如下图所⽰： 在这种策略中，第1次请求被Server1处理，第2次请求被Server2处理，第3次请求被Server3处理，第4次请求被Server1处理，第5次请求被Server2处理，第6次请求被Server3处理....每个节点都会依次接收处理请求。
三.基于权重的轮询负载均衡策略 这种策略，是在轮询策略上增加了权重这个因素，如下图所⽰： 使⽤这种策略，会将请求“分组”，以上⾯这个图为例，因为总权重为600，和各节点约分后，分别占权重1/6，2/6，3/6，那么这个“分组”就是6，也就是说6个请求为⼀组，Server1会处理其中的1个请求（因为其权重占⽐为1/6），同理，Server2会处理2个请求，Server3会处理3个请求。
现在假设有2组（也就是12个请求），那么处理过程如下： 1.发起第1次请求，请求被Server1处理； 2.发起第2次请求，请求被Server2处理； 3.发起第3次请求，请求被Server3处理； 4.发起第4次请求，请求被Server2处理，注意，此时不是Server1处理，因为Server1已经处理了1/6的请求； 5.发起第5个请求，请求被Server3处理； 6.发起第6个请求，请求被Server3处理，注意，此时不是Server2处理，因为Server2已经处理2/6的请求； 此时，⼀组请求已经完成处理（共6个），接着进⾏第2组的处理。
深信服应用交付AD(负载均衡)幻灯片
选择最佳计算资源，分担任务处理
七层内容交换
c.jsp a.gif index.htm
c.jsp
JSP server
a.gif index.htm
GIF server HTML server
ISP 1 ISP 2
SANGFOR AD提供链路健康检查机制
• SANGFOR AD通过多个Internet站点的可达性，来共同判断一条链路的状况 • 内置多种协议TCP、UDP、ICMP、HTTP等 • 支持用户自定义，基于内容的链路健康检测机制 • 一旦链路出现问题，立即切换。
SANGFOR AD实现出站访问的链路负载均衡
• SANGFOR AD接收到内网的访问流量后，通过预先设定链路负载策略将用户访问流量分配到不同 的互联网链路之上。
• 静态就近性：根据目标网络进行NAT，内置全球地址库，实时动态更新 • 动态就近性：通过综合考虑与目标网络之间的网络延迟（Latency）和链路的实时负载（Load），
SANGFOR AD提供全面的七层调度策略
• 分析HTTP请求，基于URI、Cookies、HOST、HTTP-Head进行调度 • 将不同的HTTP请求交给不同的或多个服务器来响应以分担负载 • 支持HTTP请求改写和应答改写，以及页面跳转和丢弃
实现业务架构灵活配置和扩展
会话保持（Session Persistence）
深信服应用交付解决方案
——SANGFOR AD系列应用交付产品
目录
Sangfor AD 功能介绍 Sangfor AD 特色技术介绍 Sangfor AD 业务场景介绍
负载均衡配置手册ppt课件
CLI: 额外的一些提示符
• 冗余模式下
– vThunder-Active> – vThunder-Standby>
• 集群模式下（Avcs）
– vThunder-Active-vMaster[7/1]> – vThunder-Standby-vBlade[7/2]>
• 抓包模式下
5
CLI: 帮助命令
Pool Name Start Address End Address Mask
Gateway HA Group Vrid
nat1 10.0.2.15 10.0.2.16 /24 0.0.0.0
0 default
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CLI: 禁用配置
• 配置时“no enable” 命令效果和“disable”
命令效果一致
– vThunder#show run | sec slb
– slb server s1 10.0.2.18
– vThunder(config)#slb server s1
– vThunder(config-real server)#no enable
– vThunder#show run | sec slb
– 更适于故障诊断，因为可以在一个界面上同时显 示所有配置
– 可以快速配置
– 操作设备时需要的带宽更小
• Web界面的优点
– 更灵活的配置方式
15
ADC配置组件
• ADC配置组件
– 配置文件 – (可选) aFleX 配置文件 – (可选) PBSLB配置文件 – (可选) SSL 证书和秘钥 – (可选) Geo-location配置文件(可用于GSLB和基
13
Web界面: 工作流
第十一讲 负载均衡服务.ppt
– 也可能单点失效 2019年8月23
感谢你的观看
多点负载平衡
可以获得比较好的伸缩性，但一般仅能使用 静态算法
存在两种类型的多点负载平衡
– 一种是多个节点独立地进行决策，其综合效果取 决于单个节点的负载平衡效果与多个节点的叠加 效果；
– 另一种是多个节点并行地做出相同的决策，如根 据请求的源地址（或目标地址）进行静态散列以 确定服务节点，此时多个物理负载平衡点等价于 单个逻辑负载平衡点。
很多参数的设置会影响到动态算法的效果
– 例如从各节点获取负载的频率以及确定节点是否
过载的界限等
2019年8月23
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2、Web层的负载平衡
Web层负载平衡具有如下特点： 1）单点负载平衡，既逻辑上只有一个负载
平衡点，物理上也只有一个负载平衡点 2）请求级负载平衡，即每次客户请求都需
要经由负载平衡器进行请求分发
三种粒度的平衡
查找级（per-lookup） 向一个home对象以及该home 对象创建的所有remote对象发出的请求都由一个固 定的节点处理，仅支持同一个EJB的不同home对象 及不同EJB的负载平衡
会话级（per-session） 向home对象发出的不同请求 可以负载平衡，而向remote对象发出的请求则始终 由创建该对象的节点处理
常用的静态算法有轮循、随机及加权轮 循 算法（weighted round-robin）等几种
其中轮循与随机算法适合于所有节点处 理能力相当的情况，静态加权算法适合 于节点处理能力不同的情况
2019年8月23
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动态算法
动态算法也称为适应性算法，参考运行时的 系统信息做出负载平衡决策
常见的负载均衡算法
常见的负载均衡算法
以内
负载均衡算法是指在集群运行环境中，根据所接收请求的特点，合理分配到不同服务
器上，从而实现系统负载均衡，达到最优的资源利用效果，是集群架构中的一种重要的网
络架构。
目前常见的负载均衡算法有轮询、权重轮询、最小连接数、哈希、动态调度等。
一、轮询：轮询是指服务器的负载均衡算法，它假设客户端发送的请求量是均匀的，
系统会采用轮流的方式将请求分配到每一个服务器上。
二、权重轮询：权重轮询算法是负载均衡算法中比较常用的一种，用于配置不同服务
器负载不同的“权重”，根据这个“权重”轮流分发任务。
在这种算法中，权重越高，单
个服务器收到的请求比例就越多。
三、最小连接数：最小连接数算法是指将新的请求指定到拥有最少连接的服务器上，
因为这样的服务器处理能力依然会比较强，降低请求处理延时。
四、哈希：哈希算法是一种比较常用的负载均衡算法，它的原理是采用特定的函数对
客户端发送的请求和服务器进行匹配，最终实现均衡负载。
五、动态调度：动态调度算法是指系统根据变化情况实时衡量系统负载，并将负载动
态分发到每一个服务器上，实现负载的动态调度、平衡等工作，从而保证系统的稳定运行。
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Clients Router BIG-IP Controller
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1
Servers
2
10ms 5ms 20ms 17ms Current Response Times
6
Load Balancing - Fastest
Internet
Next requests go to Node with shortest response time
Load Balancing Modes
Static Modes:
round_robin ratio
Failure Mechanisms:
minimum active members
fallback Host
Dynamic Modes:
least_connection fastest observed predictive dynamic Ratio
Clients Router BIG-IP Controller
2021/3/7
61 62
342 330 338 335 Current Connections
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Load Balancing – Observed
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Next requests goes to Node with combination of fewest connections and best response
Clients Router BIG-IP Controller
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Load Balancing – Least Connection
Internet
Next requests goes to Node with fewest number of connections
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Load Balancing – Round Robin
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Clients
Client requests are distributed evenly
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BIG-IP Controller
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Servers
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Load Balancing – Minimum Active Members
Internet
Clients
If the number of active members falls below this number, requests are sent to the next highest priority group
Internet
Clients
Administrator sets ratio for distributing Client requests 3:1:1:1
Router BIG-IP Controller
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Servers
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Load Balancing – Minimum Active Members
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Clients
Router BIG-IP Controller
Servers
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Load Balancing – Predictive
Internet
Next requests goes to Node with combination of fewest connections and best response over time
Internet
Clients
The number of members that must be active in a priority group in order for the BIG-IP Controller to send its requests to that group
Router
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Clients Router BIG-IP Controller
Servers
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Clients Router BIG-IP Controller
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462 460 455 465 Current Connections
Servers
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Load Balancing – Least Connection
Internet
Next requests goes to Node with fewest number of connections
Priority 2
Router
BIG-IP Controller Priority 1
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6 Servers
2021/3/7 Minimum Active Members = 2
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Load Balancing - Fastest
Internet
Next requests go to Node with shortest response time