軟考網(wǎng)絡(luò)管理員：負(fù)載均衡功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)分類

　　負(fù)載均衡功能的體現(xiàn)一般我們?cè)谟布�產(chǎn)品中比較能夠容易了解，比如，路由、交換機(jī)等。那么根據(jù)對(duì)這些硬件產(chǎn)品原有的性能分析，不難了解這方面的知識(shí)。現(xiàn)在，我們來(lái)說(shuō)一下三種實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡功能的技術(shù)。

　　1.反向代理負(fù)載均衡

　　使用代理服務(wù)器可以將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的Web服務(wù)器，使用這種加速模式顯然可以提升靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)的訪問速度。因此也可以考慮使用這種技術(shù)，讓代理服務(wù)器將請(qǐng)求均勻轉(zhuǎn)發(fā)給多臺(tái)內(nèi)部Web服務(wù)器之一上，從而達(dá)到負(fù)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(biāo)準(zhǔn)代理方式是客戶使用代理訪問多個(gè)外部Web服務(wù)器，而這種代理方式是多個(gè)客戶使用它訪問內(nèi)部Web服務(wù)器，因此也被稱為反向代理模式。

　　實(shí)現(xiàn)這個(gè)反向代理能力并不能算是一個(gè)特別復(fù)雜的任務(wù)，但是在負(fù)載均衡功能中要求特別高的效率，這樣實(shí)現(xiàn)起來(lái)就不是十分簡(jiǎn)單的了。每針對(duì)一次代理，代理服務(wù)器就必須打開兩個(gè)連接，一個(gè)為對(duì)外的連接，一個(gè)為對(duì)內(nèi)的連接，因此對(duì)于連接請(qǐng)求數(shù)量非常大的時(shí)候，代理服務(wù)器的負(fù)載也就非常之大了，在最后反向代理服務(wù)器會(huì)成為服務(wù)的瓶頸。

　　例如，使用Apache的mod_rproxy模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡功能時(shí)，提供的并發(fā)連接數(shù)量受Apache本身的并發(fā)連接數(shù)量的限制。一般來(lái)講，可以使用它來(lái)對(duì)連接數(shù)量不是特別大，但每次連接都需要消耗大量處理資源的站點(diǎn)進(jìn)行負(fù)載均衡，例如搜尋。

　　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，具備額外的安全性，外部客戶不能直接訪問真實(shí)的服務(wù)器。并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)較好的負(fù)載均衡策略，將負(fù)載可以非常均衡的分給內(nèi)部服務(wù)器，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)載集中到某個(gè)服務(wù)器的偶然現(xiàn)象。

　　2.基于NAT的負(fù)載均衡

　　網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為在內(nèi)部地址和外部地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便具備內(nèi)部地址的計(jì)算機(jī)能訪問外部網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng)外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)訪問地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)擁有的某一外部地址時(shí)，地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將其轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)映射的內(nèi)部地址上。因此如果地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將每個(gè)連接均勻轉(zhuǎn)換為不同的內(nèi)部服務(wù)器地址，此后外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)就各自與自己轉(zhuǎn)換得到的地址上服務(wù)器進(jìn)行通信，從而達(dá)到負(fù)載分擔(dān)的目的。

　　地址轉(zhuǎn)換可以通過(guò)軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)硬件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用硬件方式進(jìn)行操作一般稱為交換，而當(dāng)交換必須保存TCP連接信息的時(shí)候，這種針對(duì)OSI網(wǎng)絡(luò)層的操作就被稱為第四層交換。支持負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為第四層交換機(jī)的一種重要功能，由于它基于定制的硬件芯片，因此其性能非常優(yōu)秀，很多交換機(jī)聲稱具備400MB-800MB的第四層交換能力。

　　使用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的負(fù)載均衡則要實(shí)際的多，除了一些廠商提供的解決方法之外，更有效的方法是使用免費(fèi)的自由軟件來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)。其中包括Linux Virtual Server Project中的NAT實(shí)現(xiàn)方式，或者本文作者在FreeBSD下對(duì)natd的修訂版本。一般來(lái)講，使用這種軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，中心負(fù)載均衡器存在帶寬限制，在100MB的快速以太網(wǎng)條件下，能得到最快達(dá)80MB的帶寬，然而在實(shí)際應(yīng)用中，可能只有40MB-60MB的可用帶寬。

　　3.擴(kuò)展的負(fù)載均衡

　　使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)，毫無(wú)疑問所有的網(wǎng)絡(luò)連接都必須通過(guò)中心負(fù)載均衡器，那么如果負(fù)載特別大，以至于后臺(tái)的服務(wù)器數(shù)量不再在是幾臺(tái)、十幾臺(tái)，而是上百臺(tái)甚至更多，即便是使用性能優(yōu)秀的硬件交換機(jī)也會(huì)遇到瓶頸。此時(shí)問題將轉(zhuǎn)變?yōu)�，如何將那么多臺(tái)服務(wù)器分布到各個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)位置，分散網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。當(dāng)然這可以通過(guò)綜合使用DNS和NAT兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而更好的方式是使用一種半中心的負(fù)載均衡功能。

　　在這種半中心的負(fù)載均衡功能下，即當(dāng)客戶請(qǐng)求發(fā)送給負(fù)載均衡器的時(shí)候，中心負(fù)載均衡器將請(qǐng)求打包并發(fā)送給某個(gè)服務(wù)器，而服務(wù)器的回應(yīng)請(qǐng)求不再返回給中心負(fù)載均衡器，而是直接返回給客戶，因此中心負(fù)載均衡器只負(fù)責(zé)接受并轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，其網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)就較小了。

　　同樣，這種方式的硬件實(shí)現(xiàn)方式也非常昂貴，但是會(huì)根據(jù)廠商的不同，具備不同的特殊功能，例如對(duì)SSL的支持等。

　　由于這種方式比較復(fù)雜，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，它的起點(diǎn)也很高，當(dāng)前情況下網(wǎng)站并不需要這么大的處理能力。