基于服务器负载均衡技术分析论文

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　　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。

　　【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 today's 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

　　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] 杨柳青,王冲.基于特征信息定位的Web服务资源均衡分配 模型[J].计算机与数字工程,2022.50(9):2005-2011.
　　[3] 李双庆,游莲,程代杰.基于内容的Web集群系统负载均衡策 略[J].重庆大学学报(自然科学版),2003.26(5):121-124+132.
　　[4] 付文超.Web服务器负载均衡技术研究[D].天津:河北工业大 学,2008.
　　[5] 周莹莲,刘甫.服务器负载均衡技术研究[J].计算机与数字工程, 2010.38(4):11-14+35.
　　[6] 古俐明.集群服务器负载均衡技术研究[J].微计算机信息, 2007.23(12):112-114.
 
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