無論您處于哪種情況，都不需要平衡負載嗎？保持平衡是一個適用于我們所做的幾乎所有事情的概念，無論我們是否意識到這一點。以平衡為例，很多職場文化都關注平衡的概念。對于這個討論，我指的是一個人的職業(yè)和個人生活之間的和諧。如果職業(yè)和個人生活不平衡，那么其中一件事就應該受到阻礙。

同樣，平衡在服務器管理或虛擬主機. 當您托管網站或處理服務器時，平衡確實是必不可少的。“負載平衡”這個詞近來有傳言，但很少有人真正理解它的含義或它為何如此重要。

服務器方面的負載平衡/專用服務器

負載均衡是在多個物理服務器之間智能分配流量以最大化資源利用率的過程。換句話說，在兩臺或多臺計算機/服務器之間共享計算工作負載的過程就是負載平衡。這基本上可以最大限度地減少每臺服務器上的負載并提高其效率，從而實現更快的性能和更低的延遲。大多數 Internet 應用程序都需要負載平衡才能準確工作。

負載平衡如何工作？

負載均衡器是處理負載均衡的工具或程序。負載平衡器由硬件或軟件組成。基于軟件的負載均衡器可以在服務器、虛擬機或云中運行，而硬件負載均衡器需要安裝專門的負載均衡設備。負載平衡是內容交付網絡 (CDN) 的常見功能。

硬件與軟件負載均衡器

以下是基于硬件的負載均衡器的工作原理：

• 它們通常是高性能設備，可以安全地處理來自各種來源的數千兆位流量。
• 這些設備中包含內置虛擬化功能，允許將多個虛擬負載平衡器實例整合到同一硬件上。
• 硬件負載均衡器支持更靈活的多租戶設計和完整的租戶隔離。

以下是基于軟件的負載均衡器的工作原理：

• 可以完全替代負載平衡硬件，同時保持類似的功能和靈活性。
• 它們可以在流行的虛擬機管理程序、容器中或作為 Linux 進程運行裸機服務器以最小的開銷。它們可以根據用例和技術需求進行高度定制。
• 幫助節(jié)省硬件空間和金錢。

負載均衡器將每個來自用戶的請求分配給一個精確的服務器，并且這個過程針對每個請求重復。負載均衡器使用多種算法來確定哪個服務器應該處理每個請求。

負載均衡算法分為兩部分：

• 靜態(tài)負載均衡算法
• 動態(tài)負載均衡算法

靜態(tài)負載均衡算法

靜態(tài)負載平衡技術在不考慮系統(tǒng)當前狀態(tài)的情況下分配工作負載。靜態(tài)負載均衡器無法知道哪些服務器運行緩慢，哪些服務器未得到充分利用。相反，它根據預定義的時間表分配職責。盡管靜態(tài)負載平衡很容易設置，但它可能會導致效率低下。

動態(tài)負載均衡算法

動態(tài)負載平衡方法會考慮每臺服務器的當前可用性、工作負載和運行狀況。這些算法將流量從過度擁擠或性能不佳的服務器重定向到未充分利用的服務器，從而確保公平和高效的分配。另一方面，動態(tài)負載平衡設置起來更復雜。服務器可用性由多種因素決定，包括每臺服務器的運行狀況和整體容量、分布式任務的數量等。動態(tài)負載均衡算法有很多種，如最小連接、加權最小連接、基于資源等。

一些負載均衡算法

循環(huán)法：循環(huán)法是最簡單的平衡技術。請求被一一轉發(fā)到架構中的每臺服務器，確保流量公平分布。當算法遍歷整個實例/服務器列表時，它會返回列表頂部并重新開始。

最少連接方法：最少連接技術是一種默認的負載平衡機制，它將傳入請求發(fā)送到具有最少活動連接的服務器。這是默認的負載平衡方法，因為它在大多數情況下提供了最佳性能。最少連接技術適用于服務器參與時間（連接處于活動狀態(tài)的時間長度）變化的情況。

加權最小連接：加權最小連接方法也可以通過循環(huán)方法（稱為加權循環(huán)方法）訪問，允許每個服務器被授予優(yōu)先級狀態(tài)。

源 IP 哈希：當負載均衡器使用源 IP 哈希時，來自單個 IP 地址的每個請求都會被賦予一個密鑰，然后將其分配給服務器。源 IP 哈希不僅可以在基礎架構中公平地分配流量，還可以確保服務器的一致性。一旦發(fā)布，唯一的 IP 將始終連接到同一臺服務器。

網址哈希：URL 哈希技術根據請求的 IP 而不是到達的 IP 分配密鑰。

最短響應時間方法：最短響應時間技術與最少連接方法一樣，根據服務器上的連接數以及最低平均響應時間分配請求，通過集成兩個級別的平衡來降低負載。

帶寬和數據包方法：虛擬服務器平衡的帶寬和數據包方法根據哪個服務器處理最少的流量（帶寬）將請求分配給負載平衡器。

自定義加載：自定義加載方法需要使用負載監(jiān)視器。它根據各種服務器特征（包括 CPU 利用率、內存和響應時間等）分配請求。

最少待處理請求 (LPR)：HTTP/S 請求被監(jiān)控并使用最少掛起請求技術傳送到最可用的服務器。LPR 技術可以同時管理大量請求，同時跟蹤每個服務器的可用性。

負載平衡的使用

Web 應用程序經常使用負載平衡。負載均衡器（軟件和基于云的輔助工具）在托管應用程序的服務器之間平均分配 Internet 流量。全局服務器負載平衡 (GSLB) 是云負載平衡系統(tǒng)的一項功能，允許它們在全球范圍內平衡服務器之間的 Internet 流量負載。

負載平衡在本地網絡中也很普遍，例如數據中心和大型辦公綜合體。傳統(tǒng)上，使用諸如應用交付控制器 (ADC) 或專用負載平衡設備之類的硬件設備。

服務器監(jiān)控

動態(tài)負載平衡器必須了解服務器的健康狀況，包括它們的當前狀態(tài)、性能等。服務器運行狀況監(jiān)控由動態(tài)負載平衡器定期執(zhí)行。負載平衡器向運行不佳的服務器或服務器組發(fā)送的流量較少。每當一個服務器或一組服務器完全發(fā)生故障時，負載均衡器會將流量重新路由到另一組服務器，這一過程稱為“故障轉移”。

究竟什么是故障轉移？

當服務器停止工作并且負載平衡器將其常規(guī)活動轉移到不同的服務器或一組服務器時，就會發(fā)生故障轉移。服務器故障轉移對于正常運行時間至關重要：沒有它，服務器崩潰可能會導致網站或服務停止。故障轉移必須及時進行，以免停機。

最后，關于負載平衡的一句話

無論您的目標是什么，如果您已經超過了單個 Web 服務器（或即將），您將從負載均衡器中受益，因為它將使您的網站和數據保持可用、運行和性能最佳。即使您選擇托管系統(tǒng)而不是自己實施它，了解您的需求、現有系統(tǒng)以及您最終想要去哪里也可以幫助您做出更明智的業(yè)務決策。