一分钟了解负载均衡的一切

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 什么是负载均衡

负载均衡(Load Balance)是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,将请求/数据【均匀】分摊到多个操作单元上执行,负载均衡的关键在于【均匀】。

 

常见的负载均衡方案


常见互联网分布式架构如上,分为客户端层、反向代理nginx层、站点层、服务层、数据层。可以看到,每一个下游都有多个上游调用,只需要做到,每一个上游都均匀访问每一个下游,就能实现“将请求/数据【均匀】分摊到多个操作单元上执行”。

 

【客户端层->反向代理层】的负载均衡


【客户端层】到【反向代理层】的负载均衡,是通过“DNS轮询”实现的:DNS-server对于一个域名配置了多个解析ip,每次DNS解析请求来访问DNS-server,会轮询返回这些ip,保证每个ip的解析概率是相同的。这些ip就是nginx的外网ip,以做到每台nginx的请求分配也是均衡的。

 

【反向代理层->站点层】的负载均衡


【反向代理层】到【站点层】的负载均衡,是通过“nginx”实现的。通过修改nginx.conf,可以实现多种负载均衡策略:

1请求轮询:和DNS轮询类似,请求依次路由到各个web-server

2最少连接路由:哪个web-server的连接少,路由到哪个web-server

3ip哈希:按照访问用户的ip哈希值来路由web-server,只要用户的ip分布是均匀的,请求理论上也是均匀的,ip哈希均衡方法可以做到,同一个用户的请求固定落到同一台web-server上,此策略适合有状态服务,例如session58沈剑备注:可以这么做,但强烈不建议这么做,站点层无状态是分布式架构设计的基本原则之一,session最好放到数据层存储)

4

 

【站点层->服务层】的负载均衡


【站点层】到【服务层】的负载均衡,是通过“服务连接池”实现的。

上游连接池会建立与下游服务多个连接,每次请求会“随机”选取连接来访问下游服务。

上一篇文章RPC-client实现细节》中有详细的负载均衡、故障转移、超时处理的细节描述,欢迎点击link查阅,此处不再展开。

 

【数据层】的负载均衡

在数据量很大的情况下,由于数据层(dbcache)涉及数据的水平切分,所以数据层的负载均衡更为复杂一些,它分为“数据的均衡”,与“请求的均衡”

数据的均衡是指:水平切分后的每个服务(dbcache),数据量是差不多的

请求的均衡是指:水平切分后的每个服务(dbcache),请求量是差不多的

业内常见的水平切分方式有这么几种:

一、按照range水平切分


每一个数据服务,存储一定范围的数据,上图为例:

user0服务,存储uid范围1-1kw

user1服务,存储uid范围1kw-2kw

这个方案的好处是:

1规则简单service只需判断一下uid范围就能路由到对应的存储服务

2数据均衡性较好

3比较容易扩展,可以随时加一个uid[2kw,3kw]的数据服务

不足是:

1请求的负载不一定均衡,一般来说,新注册的用户会比老用户更活跃,大range的服务请求压力会更大

 

二、按照id哈希水平切分


每一个数据服务,存储某个keyhash后的部分数据,上图为例:

user0服务,存储偶数uid数据

user1服务,存储奇数uid数据

这个方案的好处是:

1规则简单service只需对uid进行hash能路由到对应的存储服务

2数据均衡性较好

3请求均匀性较好

不足是:

1不容易扩展,扩展一个数据服务,hash方法改变时候,可能需要进行数据迁移

 

总结

负载均衡(Load Balance)是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,将请求/数据【均匀】分摊到多个操作单元上执行,负载均衡的关键在于【均匀】。

1)【客户端层】到【反向代理层】的负载均衡,是通过“DNS轮询”实现的

2)【反向代理层】到【站点层】的负载均衡,是通过“nginx”实现的

3)【站点层】到【服务层】的负载均衡,是通过“服务连接池”实现的

4)【数据层】的负载均衡,要考虑“数据的均衡”与“请求的均衡”两个点,常见的方式有“按照范围水平切分”与“hash水平切分”

 

谢谢大伙,帮忙转发,欢迎讨论,有问必答。

==【完】==

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