基于服务器负载均衡技术分析.pdf

SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 9期2023 年Vol.44,No.9作者简介：刘艳东（1981），男，江苏徐州人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：计算机技术。基于服务器负载均衡技术分析刘艳东（徐州市中医院，江苏徐州 221000）摘要：我国已经进入了网络时代，随着网络技术的飞速发展，目前网络核心业务量也随之攀升，网络中的访问人数与信息数据等都以指数倍增长，人们对于服务器提出了较高的要求，传统服务器已经不能承担如此艰巨的任务。如果单纯采用硬件设计的方式满足目前网络需求则会提高经济成本，并且随着业务量不断攀升，还需要继续增加硬件投入，导致投入成本过高，即便再多的设备也无法满足当今的服务需要。负载均衡是建立在网络结构上的一种廉价、高效、透明的网络设备和服务器带宽的一种方式，其能够增加服务器的数据吞吐量，提高数据处理能力，在 Web 服务器、FTP 服务器、企业关键应用服务器和其他关键任务服务器等基础上，从而共同完成工作任务，故此本文将在均衡负载的基础上分析服务器负载均衡技术。关键词：负载均衡；负载均衡技术部署；技术分析中图分类号：TN925 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2023.09.034本文著录格式：刘艳东.基于服务器负载均衡技术分析J.软件,2023,44(09):133-135Analysis of Server Load Balancing TechnologyLIU Yandong(Xuzhou Traditional Chinese Medicine Hospital,Xuzhou Jiangsu 221000)【Abstract】：China has entered the era of the internet.With the rapid development of network technology,the volume of core network services has also increased,and the number of visitors and information data in the network have increased exponentially.Therefore,high requirements have been placed on servers,and traditional servers can no longer undertake such arduous tasks.If hardware design is used solely to meet current network requirements,it will increase economic costs,and as business volume continues to rise,it is necessary to continue to increase hardware investment,resulting in high investment costs.Even with so many devices,it cannot meet todays service needs.Load balancing is a cheap,efficient,and transparent way of network devices and server bandwidth built on the network structure.It can increase the data throughput of servers,improve data processing capabilities,and work together on Web servers,FTP servers,enterprise critical application servers,and other critical task servers to complete work tasks,therefore,this article will analyze server load balancing technology based on load balancing.【Key words】：load balancing;deployment of load balancing technology;technical analysis设计研究与应用负载均衡技术，能够有效降低设备硬件升级所需要的成本，并且能够在一定程度上提高当前服务器的吞吐量，使数据处理能力得到有效提高。本文将首先针对负载均衡技术的概念进行说明，同时分析目前负载技术的分类情况，研究服务器负载均衡技术的部署方式，并对服务器负载均衡模式做出探究。1 负载均衡技术目前，我国的网络覆盖面积正不断增加，人们的生产生活已经离不开网络，这就导致网络数据量逐渐增加，不断增加的网络数据、流量也造成了服务器的拥堵，并且对服务器造成了损坏，从而面临较大的经济损失。服务器每天都要接收到大量的访问请求，导致服务器的处理系统会常常出现问题，并且部分服务器中的CPU、内存、延迟等因素都会影响到服务器的服务水平，很多服务器在发展过程中也遇到了发展瓶颈，例如，很多服务器存在“不平衡”的现象，现代系统中多采用“物理集中”的方式处理大量的数据，但是这种方式会使服务器承受更多的访问压力。目前为了解决这一问题，一般采用双机系统为用户提供访问服务，但是这种双机系统不仅浪费资源并且也无法充分利用空闲的资源。一味地增加硬件设施，无法从根本上解决访问量不均衡的问题，并且由于访问存在“峰值”现象，这种现象不可预判，所以增加服务134软 件第 44 卷 第 9 期SOFTWARE器无疑会导致大量资金的投入，并且服务器之间的“兼容性”也无法得到很好的保障，科研人员面对这种现象，负载均衡技术的产生能够通过高效的数据处理能力减轻服务器负担，成为了目前应用十分广泛的技术之一。负载均衡技术可以将不同的请求安排在不同的服务器中，当服务器收到请求后，快速反应以满足用户需求。均衡服务是由多台服务器以对称方式组成的一种服务器的集合，每台服务器在工作过程中其价值是等价的，都能够不借助额外辅助独立地完成用户请求，为用户提供服务，这种方式能够解决大量并发访问的问题，是一种可靠的集成技术，这种技术的使用能够以最少的成本投入换来与大型主机相似的信息处理性能1。负载均衡能够有效地扩大服务器的群体服务质量，增加服务器数据的处理能力，并且负载均衡技术还能够通过外接设备来扩展服务器的服务质量，满足客户的需求。2 负载均衡技术的分类负载均衡技术的使用能够大幅降低服务器硬件升级所需要的成本，并且其处理速度与大型主机处理速度相似，是一种十分经济可靠的网络技术，目前负载均衡技术的分类较多，主要分为软件负载均衡与硬件负载均衡两个部分，这两种不同的技术可以针对不同的需求衍生出不同的技术类型，下面将针对这些技术进行展开说明。2.1 软件负载均衡通过前文的分析可以得知，负载均衡技术是多台服务器的一种集合，每台服务器都能够独立完成用户的请求，所以在进行软件负载均衡的过程中，可以针对多台或某一台服务器通过安装附加软件的方式满足工作需求，这种方式有很大的优势，主要体现在配置较为简单，便于使用，能够为使用人员省去硬件升级的成本，并且能够使服务器满足基本的负载需求。但软件负载均衡自身也存在一定的缺陷，因为软件需要额外占用服务器中的空间资源，若软件模块较好，功能性较强，那么就会占用服务器中更多的资源2。如果服务器的并联访问量过大，那么服务器工作是否顺畅全由其中的软件决定，同时由于软件缺乏一定的拓展能力，所以容易受到限制，并且一部分软件运行过程中会存在“BUG”，所以会存在一定的安全隐患，容易造成数据信息泄露、服务器损坏等情况的产生。目前负载均衡算法的方式较多，所以很多技术人员对负载均衡技术进行了适当的改进升级，改进后的技术能够在一定程度上将服务器的运转消耗量至最小，同时不同性能的异构服务器能够保持负载均衡，使客户的请求能够在短时间内得到回复，提高了服务器的负载性能。2.2 硬件负载均衡硬件负载均衡技术是指通过外装设备从而使服务器达到负载均衡的技术要求。由于服务器种类较多，用户对于服务器的使用要求也有一定的差异，所以硬件设备的安装都属于单独定制的方式，不能够兼容到其他服务器之中，硬件负载均衡设备安装完毕之后，可以提升服务器运行的速度，并且能够在一定程度上加强服务器的信息处理能力，当前服务器对于流量的管理需求越来越高，对于智能化、策略化的需求也有所提高。负载均衡器形式多样，很多均衡负载器具备独立的工作能力，有一部分均衡负载器可以在交换设备中集成，链接服务器与因特网。此外还有两组网络配置器汇集成在计算机之中，之后统一接入因特网。从使用效果来看在实际使用过程中，硬件负载均衡比软件负载均衡更加优秀，并且风险较小，硬件的使用寿命较长，是一种十分理想的负载技术，但其生产制作成本也远超软件负载均衡，并且由于“个性化”定制的原因，硬件设备的制造也需要花费大量的时间，若制造过程中出现失误，则会导致设备无法安装到服务器之中，所以目前采用硬件负载均衡的服务器较少。2.3 本地、全局负载均衡“本地”是指服务覆盖范围内的区域，全局负载均衡是较为有代表性的一种均衡方式，全局负载均衡是指通过地理位置的确定，借助地理位置对整个区域的网络请求进行全面的负载，这种方式能够有效满足负载技术的要求，降低服务器的运行压力。这种技术的要求较低，本地负载通常应用于网络负荷较大的情况下，这种方式可以降低运行成本，性能较差，但是使用方便，通过现有的设备就可以满足服务器的工作需求，同时可以有效降低运行事故，避免数据损毁的情况发生。本地负载均衡通过策略的应用提高流量分配的合理性就能够满足“均衡”的目的3，并且这种方式也可以很方便地完成服务器升级要求并加强服务器的运行效果，在不改变网络结构不停止网络服务的情况下，只需要通过服务器群添加新的服务器便可以实现。全局负载多应用于 IP 地址的查询等需求之中，全局负载的方式可以通过域名或 IP 地址很轻易地寻找到距离用户最近的服务器，并进行访问工作。这种方式在企业中的应用较多，在每个区域都拥有独立的服务器站点。全局负载均衡的服务器反应速度快，并且网络卡顿较小，这种负载技术的使用可以提高用户的访问速度，减少访问过程中的“堵车”情况发生，从根本上提高了网络使用效率，能够满足客户的正常访问需求，并且这种方式还考虑到了用户隐私问题，可以忽视用户的地理位置信息，实现隐私保护与服务透明的双重目标。3 部署模式的探究负载均衡的部署模式总共分为两种类型，一种是大家最熟悉的路由部署方式；另一种桥接模式，这两种方式的运用提高了负载技术的使用质量，能够满足大多数135刘艳东：基于服务器负载均衡技术分析人对于网络使用的需求，其中桥接模式是指不改变网络架构落实的部署方法。这两种部署方式目前已经得到了广泛的应用，下面将针对这两种部署方式进行说明。3.1 路由模式路由模式是一种十分常用的方式，需要将负载均衡器的 LAN 接口地址设置为服务器网管，之后再将 WAN口配置到其他的网络之中，在前两步设置完成以后，产生的数据流量则都会通过负载均衡，利用这种方式能够减少网络波动，目前，路由负载部署模式已经应用到人们生产生活的各个角落之中，成为了受众最广的部署方式4。3.2 桥接模式桥接模式的配置比较简单，并且体现了自身的优势。这种方式在部署过程中将上行设备与下行服务器连接到均衡负载 WAN 口与 LAN 口中。其中 LAN 口的位置可以不用 IP 配置，因为这种桥接的部署方式对于单独的配置并不需要，所以可以实现在同一网络内存在均衡负载、服务器。但是桥接模式在实际应用中的故障率较高，在运行中存在缺点，所以当前这种模式的应用范围较少5。4 服务器负载均衡技术的分析服务器负载均衡技术分析中不仅包含均衡技术算法，还包括软件均衡负载技术，这些都是服务器负载均衡技术中需要分析的技术问题。4.1 服务器负载均衡技术的算法目前服务器负载均衡技术算法分为两种，一种为静态算法，一种为动态算法。静态负载均衡算法是通过固定概率实现数据流量分配的一种方式，这种方式不需要考虑服务器等信息是否稳定，代表算法为“轮询法”；动态负载均衡算法则是通过捕捉实施的数据信息来分配任务的方式，代表算法为“最小连接法”。4.1.1 轮询法将用户的请求采用轮流分配的方式进行服务器的分配便被称作轮询法，这种计算方式十分简单，并且拥有绝对的平衡性，但也正是因为这种特性，使得这种算法的代价较大，因为其无法判断服务器是否已经达到了流量最大处理极限，导致任务分配缺乏一定的合理性。4.1.2 随机法随机法是一种非常随机的任务分配方式，分配任务的过程中这种算法完全不考虑任何相关因素，只将任务分配到任意一台服务器中。这种随机分配方式的确能够保证任务分配的分散性，但需要维持上一次的选择状态与均衡因子，如果任务量较大，这种随机分配方式则会倾向于轮询法，出现与轮询法一样的弊端。4.2 常见的软件负载均衡技术通过前文的描述可以得知，软件负载均衡技术是一种较为经济的负载均衡方式，适用于大多数的场合，这种技术具有透明性、管控型与扩展性，同时还能够提高服务器任务处理性能，只需要选择合适的软件附件就能够达到所需求的人物处理目标。目前常用的负载技术有DNS 负载技术、反向代理负载技术等，其中在 DNS 服务器中，用户可以根据地址的区别设置相同的名字，所以利用名字查询地址的过程中，这种代理方式就可以通过服务器里的名字为依据进行域名的解析工作，实现与IP 地址负载均衡的工作目的。根据反向代理的特征来看，其方式能够在用户访问服务器的过程中，让用户直接进入到服务器的内部进行查询工作，所以这种方式也被称为反向代理，使用反向代理的用户并未访问外部服务器，所以这种方式是一种较为少见的访问方式之一6。而 NAT 负载均衡技术可以将地质转化为网关，通过外部计算机完成通信、访问等工作流程。但是网络地址在转化为网关的过程中，需要位于外部与内部之间，能够使外部的客户机在访问过程中的某一外部地址转发到某一映射的内部地址之中。5 结语随着我国信息技术的不断发展，人们对于网络的需求量正在逐年增加，面对巨大的需求量，负载均衡技术可以满足用户的访问、搜索需求，能够在内容上为客户提供更加优质的服务质量。根据目前负载均衡技术的应用发展来看，目前这项技术虽然已经得到了较为广泛的使用，但是其内部算法仍旧需要改进，只有不断提高应用水平才能给客户提供更加优质的体验感。负载均衡技术发展过程中，研究人员需要了解服务器的应用需求，实现最大的技术优化。参考文献1 龚劲松,孙九凌.基于服务器负载均衡技术分析J.长江信息通信,2021,34(11):89-91.2 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