一种复合式的负载均衡方案探究摘要：负载均衡技术可减轻大数据量的处理需求给服务器集群带来的巨大压力。本文对现有负载均衡技术和Linux服务器集群算法进行了分析，并依此为基础，探讨一种复合式的负载均衡方案。该方案融合了基于请求内容和IP隧道的负载均衡的优点，采用客户端和旁路负载均衡器相配合的结构，可进一步提高集群性能，提高资源利用率。关键词：负载均衡;基于内容;基于IP隧道;负载均衡算法：TP393由于单个Web服务器已很难满足互联网数据量的爆发式增长的数据量需求，搭建基于负载均衡的服务器集群成为为前解决此难题的普遍手段。将多台服务器构建成集群系统对外提供服务，采用负载均衡技术来调度服务器的协同工作，以避免数据在个别服务器的堆积，应对个别服务器故障等突发状况。负载均衡是指釆用软件、硬件提高网络设备或服务器集群的整体性能，扩展带宽、提高吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络灵活性和可用性。如今已有较多负载均衡的现行方案，但对于复杂、多变的Web服务需求，仍有优化负载均衡方案的必要性。木文将在分析现有负载均衡技术和算法的研究基础上，探讨一种基于请求内容口切换负载均衡方式的复合式的负载均衡方式，以兼容多种技术的优点，进一步提高负载均衡集群性能。1负载均衡技术分类负载均衡技术有以下常见类别：1.1基于DNS技术的负载均衡通过DNS服务器中的随机域名解析是最早采用的负载均衡方案。一组Web服务节点可通过分布式文件系统AFS(AndrewFileSystem)共享所有的HTML文档［1］,以拥有相同的域名，而各有不同的IP地址。DNS服务器将域名轮流解析到这组服务器的不同IP地址，从而将用户的访问负载分发到各台服务器上。这是最简单而冇效的负载均衡方法，然而也存在一些问题［2］：(I)DNS服务系统是一个多级系统，不同级别的DNS服务器都会缓存己经解析的域名到IP地址的映射，客户机也会缓存从域名到IP地址的映射，导致对同一台WEB服务器的重复访问，造成WEB服务器节点负载不均衡。(2)此方案没有考虑服务器的性能差异和运行状态，当一台服务器故障后，域名解析至该服务器的用户服务中断，需等待很长时间才能实现所有DNS服务器将此域名到这台服务器IP地址的映射淘汰，容错性差，可维护性差。1.2基于TCP/IP的负载均衡技术基于TCP/IP层的负载均衡，在集群前端置一个负载均衡器在IP层执行请求分配。集群对外提供一个虚拟IP地址(VirtualIPAddress),用户对该地址提出访问请求时，负载均衡器通过修改客户请求报文的目标地址和端口来把报文发送给负载调度策略选中的服务器，其负载调度的实现方式主要有以下三种:1.2.1基于NAT的负载均衡NAT(NetworkAddressTranslation)即网络地址转换技术，当NAT服务器收到客户端的访问请求后，将报文中的目的地址修改为根据调度策略选择的某后端服务器的真实地址。服务器处理服务后返回的响应也经NAT服务器恢复源IP地址后传回发送请求的客户端。该方式可通过软件和硬件两种方式实现。该方案由于较简单和发展完善而获得了广泛应用，但由于请求和响应的数据报文都需经过负载均衡器处理。当实际服务器的数量过大后，负载均衡调度器可能成为整个Web集群系统的新瓶颈。1.2.2基于IP隧道的负载均衡该方案中，负载均衡器接收到客户的访问请求报文后，将请求报文封装在另一个IP报文中，封装后的H的地址为经过动态调度选择的后端服务器地址。服务器接收到报文后解封装获得原来的报文，处理后将响应直接返回给发送请求的客户。山于响应报文一般大于请求报文的数据量，这种方式可以大幅度降低负载均衡器的工作量，使之不会成为系统的瓶颈。1.2.3基于直接路由的负载均衡该方案中，负载均衡器接收到客户的请求报文后，将数据包中网卡物理地址(MAC)修改为经过动态调度选择的Web服务器MAC地址，向其投放数据包。Web服务器接收到数据包后进行处理，将应答包不经过负载均衡器而直接发冋给客户，以大幅度降低负载均衡器的工作量，使之不会成为集群系统的瓶颈。此方案耍求负载均衡器与所有应用服务器必须处丁同一个物理网段。1.3基于客户端的负载调度基于客户端的负载调度方案，是指令每个客户端都具备一定服务器集群的结构、路径知识，将...