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时间:2019-08-16
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1、集群的负载均衡技术综述摘要:当今世界,无论在机构内部的局域网还是在广域网如Internet上,信息处理量的增长都远远超出了过去最乐观的估计,即使按照当时最优配置建设的网络,也很快会感到吃不消。如何在完成同样功能的多个网络设备之间实现合理的业务量分配,使之不致于出现一台设备过忙、而别的设备却未充分发挥处理能力的情况,负载均衡机制因此应运而生。本组在课堂上讲解了《集群监控与调度》这一课题,本人在小组内负责负载均衡部分内容,以及PPT的制作。关键词:负载均衡集群网络计算机一、前言 负载均衡建立在现有网络结构之上,它提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量,加强网络数据处理能力,提高网络的
2、灵活性和可用性。它主要完成以下任务:解决网络拥塞问题,服务就近提供,实现地理位置无关性;为用户提供更好的访问质量;提高服务器响应速度;提高服务器及其他资源的利用效率;避免了网络关键部位出现单点失效。 其实,负载均衡并非传统意义上的“均衡”,一般来说,它只是把有可能拥塞于一个地方的负载交给多个地方分担。如果将其改称为“负载分担”,也许更好懂一些。说得通俗一点,负载均衡在网络中的作用就像轮流值日制度,把任务分给大家来完成,以免让一个人累死累活。不过,这种意义上的均衡一般是静态的,也就是事先确定的“轮值”策略。 与轮流值日制度不同的是,动态负载均衡通过一些工具实时地分析数据包,掌握网络中
3、的数据流量状况,把任务合理分配出去。结构上分为本地负载均衡和地域负载均衡(全局负载均衡),前一种是指对本地的服务器集群做负载均衡,后一种是指对分别放置在不同的地理位置、在不同的网络及服务器群集之间作负载均衡。 服务器群集中每个服务结点运行一个所需服务器程序的独立拷贝,诸如Web、FTP、Telnet或e-mail服务器程序。对于某些服务(如运行在Web服务器上的那些服务)而言,程序的一个拷贝运行在群集内所有的主机上,而网络负载均衡则将工作负载在这些主机间进行分配。对于其他服务(例如e-mail),只有一台主机处理工作负载,针对这些服务,网络负载均衡允许网络通讯量流到一个主机上,并在该主机
4、发生故障时将通讯量移至其他主机。 二、负载均衡技术实现结构 在现有网络结构之上,负载均衡提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量,加强网络数据处理能力,提高网络的灵活性和可用性。它主要完成以下任务: 1.解决网络拥塞问题,服务就近提供,实现地理位置无关性2.为用户提供更好的访问质量3.提高服务器响应速度1.提高服务器及其他资源的利用效率2.避免了网络关键部位出现单点失效 广义上的负载均衡既可以设置专门的网关、负载均衡器,也可以通过一些专用软件与协议来实现。对一个网络的负载均衡应用,从网络的不同层次入手,根据网络瓶颈所在进行具体分析。从客户端应用为起点纵向分析,参考OS
5、I的分层模型,我们把负载均衡技术的实现分为客户端负载均衡技术、应用服务器技术、高层协议交换、网络接入协议交换等几种方式。 三、负载均衡的层次 ◆基于客户端的负载均衡 这种模式指的是在网络的客户端运行特定的程序,该程序通过定期或不定期的收集服务器群的运行参数:CPU占用情况、磁盘IO、内存等动态信息,再根据某种选择策略,找到可以提供服务的最佳服务器,将本地的应用请求发向它。如果负载信息采集程序发现服务器失效,则找到其他可替代的服务器作为服务选择。整个过程对于应用程序来说是完全透明的,所有的工作都在运行时处理。因此这也是一种动态的负载均衡技术。 但这种技术存在通用性的问题。因为
6、每一个客户端都要安装这个特殊的采集程序;并且,为了保证应用层的透明运行,需要针对每一个应用程序加以修改,通过动态链接库或者嵌入的方法,将客户端的访问请求能够先经过采集程序再发往服务器,以重定向的过程进行。对于每一个应用几乎要对代码进行重新开发,工作量比较大。 所以,这种技术仅在特殊的应用场合才使用到,比如在执行某些专有任务的时候,比较需要分布式的计算能力,对应用的开发没有太多要求。另外,在采用JAVA构架模型中,常常使用这种模式实现分布式的负载均衡,因为java应用都基于虚拟机进行,可以在应用层和虚拟机之间设计一个中间层,处理负载均衡的工作。 ◆应用服务器的负载均衡技术 如果
7、将客户端的负载均衡层移植到某一个中间平台,形成三层结构,则客户端应用可以不需要做特殊的修改,透明的通过中间层应用服务器将请求均衡到相应的服务结点。比较常见的实现手段就是反向代理技术。使用反向代理服务器,可以将请求均匀转发给多台服务器,或者直接将缓存的数据返回客户端,这样的加速模式在一定程度上可以提升静态网页的访问速度,从而达到负载均衡的目的。 使用反向代理的好处是,可以将负载均衡和代理服务器
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