負載均衡（Load Balance）是分佈式系統架構設計中必須考慮的因素之一，它通常是指，將請求/數據均勻分攤到多個操作單元上執行，其的關鍵在於均勻
什麼是負載均衡？
負載均衡（Load Balance）是分佈式系統架構設計中必須考慮的因素之一，它通常是指，將請求/數據均勻分攤到多個操作單元上執行，負載均衡的關鍵在於均勻。
常見的負載均衡方案有哪些？
常見互聯網分佈式架構如上，分為：
- 客戶端層
- 反向代理層
- 站點層
- 服務層
- 數據層
可以看到，每一個下游都有多個上游調用，只需要做到，每一個上游都均勻訪問每一個下游，就能實現整體的均勻分攤。
第一層：客戶端層到反向代理層
客戶端層到反向代理層的負載均衡，是通過“DNS輪詢”實現的。
DNS-server對於一個域名配置了多個解析ip，每次DNS解析請求來訪問DNS-server，會輪詢返回這些ip，保證每個ip的解析概率是相同的。這些ip就是nginx的外網ip，以做到每臺nginx的請求分配也是均衡的。
第二層：反向代理層到站點層
反向代理層到站點層的負載均衡，是通過“nginx”實現的。
畫外音：nginx是反向代理的泛指。
修改nginx.conf，可以實現多種均衡策略：
(1) 請求輪詢：和DNS輪詢類似，請求依次路由到各個web-server；
(2) 最少連接路由：哪個web-server的連接少，路由到哪個web-server；
(3) ip哈希：按照訪問用戶的ip哈希值來路由web-server，只要用戶的ip分佈是均勻的，請求理論上也是均勻的，ip哈希均衡方法可以做到，同一個用戶的請求固定落到同一臺web-server上，此策略適合有狀態服務，例如session；
畫外音：站點層可以存儲session，但強烈不建議這麼做，站點層無狀態是分佈式架構設計的基本原則之一，session最好放到數據層存儲。
(4) …
第三層：站點層到服務層
站點層到服務層的負載均衡，是通過“服務連接池”實現的。
上游連接池會建立與下游服務多個連接，每次請求會“隨機”選取連接來訪問下游服務。除了負載均衡 ，服務連接池還能夠實現故障轉移、超時處理、限流限速、ID串行化等諸多功能。
第四層：訪問數據層
在數據量很大的情況下，由於數據層（db/cache）涉及數據的水平切分，所以數據層的負載均衡更為複雜一些，它分為“數據的均衡”，與“請求的均衡”。
數據的均衡是指：水平切分後的每個服務（db/cache），數據量是均勻的。
請求的均衡是指：水平切分後的每個服務（db/cache），請求量是均勻的。
業內常見的
水平切分方式有這麼幾種：一、按照range水平切分
每一個數據服務，存儲一定範圍的數據：
- user0服務：存儲uid範圍1-1kw
- user1服務：存儲uid範圍1kw-2kw
這個方案的好處是：
- 規則簡單，service只需判斷一下uid範圍就能路由到對應的存儲服務
- 數據均衡性較好
- 比較容易擴展，可以隨時加一個uid[2kw,3kw]的數據服務
不足是：
- 請求的負載不一定均衡，一般來說，新註冊的用戶會比老用戶更活躍，大range的服務請求壓力會更大
二、按照id哈希水平切分
每一個數據服務，存儲某個key值hash後的部分數據：
- user0服務：存儲偶數uid數據
- user1服務：存儲奇數uid數據
這個方案的好處是：
- 規則簡單，service只需對uid進行hash能路由到對應的存儲服務
- 數據均衡性較好
- 請求均勻性較好
不足是：
- 不容易擴展，擴展一個數據服務，hash方法改變時候，可能需要進行數據遷移
總結
負載均衡（Load Balance）是分佈式系統架構設計中必須考慮的因素之一，它通常是指，將請求/數據均勻分攤到多個操作單元上執行，其的關鍵在於均勻：
- 反向代理層的負載均衡，是通過“DNS輪詢”實現的
- 站點層的負載均衡，是通過“nginx”實現的
- 服務層的負載均衡，是通過“服務連接池”實現的
- 數據層的負載均衡，要考慮“數據的均衡”與“請求的均衡”兩個點，常見的方式有“按照範圍水平切分”與“hash水平切分”
希望大家有收穫。
作者：58沈劍
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