实现服务器负载均衡的常见方法和原理

企业通常使用它来提高服务器的性能和工作负载能力DNS服务器、网络地址转换等技术来实现多服务器负载均衡，特别是目前企业对外的互联网Web许多网站通过几个服务器平衡服务器访问的负载。

目前，企业使用的所谓负载平衡服务器实际上是应用系统的一种控制服务器。所有用户的请求首先到达服务器，然后根据每个实际处理服务器状态将请求分配到实际处理服务器、公共域名和IP地址是这个服务器。负载平衡控制和管理软件安装在服务器上。该服务器通常只分配负载平衡任务，但不是实际处理网络要求的服务器。

一、企业实现Web平衡服务器负载

为了将负载均匀分配给多个内部服务器，需要采用一定的负载均衡策略。每个服务器组的流动动态负载均衡通过服务器负载均衡设备实现，并相互备份冗余。并要求新系统具有一定的可扩展性。如果数据访问量继续增加，可以添加新的服务器来添加负载均衡系统。

对于WEB同时有几台机器提供服务，每台机器的状态可以设置为regular(正常工作)或backup(备份状态)，或同时设置为regular状态。负载平衡设备根据管理员事先设置的负载算法和当前网络的实际动态负载来确定下一个用户的请求。所有这些对用户来说都是完全透明的，用户完成了正确的WEB不用担心哪个服务器完成了服务请求。

二、利用网络地址转换实现多服务器负载平衡

一个外部可以在支持负载平衡的地址转换网关中使用IP地址映射多个内部IP地址，每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址，以达到负载平衡的目的。许多硬件制造商将该技术集成到他们的交换机中，作为他们的第四层交换功能，通常根据服务器的连接数量或响应时间选择随机选择的负载平衡策略。然而，硬件实现的负载控制器并不灵活，也不能支持更优化的负载平衡策略和更复杂的应用协议。

负载网络地址转换的负载均衡器可以有效地解决服务器端CPU和磁盘I/O然而，负载平衡器本身的性能受到网络的影响I/O限制在一定的硬件条件下有一定的带宽限制，但可以通过提高算法和运行负载平衡程序的硬件性能来提高带宽限制。不同的服务类型占用不同的服务器资源。我们使用的负载测量策略是使用相同的负载进行评估，这适用于大多数条件，但最好的方法是针对不同的资源，如CPU、磁盘I/O或网络I/O等等，分别监控服务器负载，由中央控制器选择最合适的服务器请求。

三、使用DNS负载均衡的服务器

访问企业网络服务器的用户数量急剧增加，服务器难以满足用户的访问需求，那么如何确保用户的正常访问呢？有很多解决方案，比如使用Windows2000或Windows Server2003提供网络负载平衡服务，但设置非常复杂DNS实现网络负载均衡的服务器是一种相对简单的方法。

企业网络通常由许多子网络组成。为了减少网络中的数据流量，客户机最好在同一子网络中访问Web服务器。虽然实现了网络负载平衡功能，但并不能保证客户访问本网络Web只要启用，服务器DNS服务器的启用网络掩码排序功能DNS右键单击管理器窗口DNS服务器，在弹出菜单中选择属性，然后在属性对话框中切换到先进选项卡，检查服务器选项列表框中的使用网络代码排序选项。这样，客户机每次都可以访问本网络Web服务器。完成上述设置后DNS服务器实现了网络负载平衡功能，并将客户访问分享给每个人Web它还减少了跨子网络的网络通信流量，大大减轻了企业网络的通信负担。

四、企业实现SQL Server负载均衡的数据库服务器

MS SQLServer数据库服务器可以说是应用最广泛的数据库产品，在大型和关键的应用系统中提供越来越多的服务。当企业应用越来越复杂，数据量越来越大时，SQLServer企业此时要考虑数据库的不断处理、存储和查询SQL Server数据库服务器的性能、速度和安全性。然而，长期以来，SQLSERVER数据库服务器只有热备解决方案，没有负载平衡和集群解决方案。

数据库路由器软件ICX基于MS SQLServer数据库系统提供了更好的集群解决方案。它可以真正实现SQL Server平衡数据库服务器的动态负载，提高性能和速度；它能真正保证SQLServer数据库服务器不间断的提供服务，在服务器发生故障的时候实时切换到其他服务器上继续提供服务，切换时间为“零”。数据库路由器是实时并发数据库事务处理同步复制器和负载平衡器。

所有数据库客户都通过ICX访问数据库。访问时，查询SQLServer数据库ICX服务器可根据实际情况提供服务，大大提高服务速度和优化性能，完成负载平衡。ICX多个数据库可以同时连接，这些数据库的内容可以随时通过ICX保证完全一致。也就是说，ICX采用新的并发事务处理方式连接N台数据库同步复制事务处理，使系统在任何时候都有多个一致的最新逻辑数据库数据集。当其中一个数据库服务器出现故障时，ICX它可以在第一时间实时切换到其他服务器，继续提供服务。真正实现零时间服务器切换，大大提高安全性，真正实现服务器不间断服务。

原理：

平衡每个负载IP数据包按照一定的规则分发到服务器节点，不同的负载平衡实现方法有不同的分发规则。负载平衡系统对客户端是透明的。采用网络负载平衡技术的服务对单个客户端请求的响应速度快于单个主机，但在速度和质量方面具有很大的优势。当主机出现故障或脱机时，不会影响服务的提供，从而带来高可用性。

实现负载平衡的不同方法

4.1 利用网络设备的动态网络地址转换(NAT)功能实现负载平衡

负载平衡的要求：

具备动态NAT多个运行相同服务的功能路由器，所有服务器都需要在相同的局域网中。

负载平衡的设计与配置过程：

内部多台服务器有自己的私有服务器IP，通过网络地址转换提供相同的服务(NAT)成为统一的公网IP地址，对于外部来说，多个服务器是一个捆绑在一起的虚拟服务器。当外部访问虚拟服务器时，它轮流指向每个服务器，以实现负载平衡。

例如：以下网络

路由器动态NAT配置过程如下:(以思科路由器为例)

Router(config)#int f0/1

Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#int s0/0

Router(config-if)#ip address 133.0.0.1 255.255.255.252

Router(config-if)ip nat outside

Router(config-if)#exit

Router(config)#ip nat pool p2 192.168.1.2 192.168.1.4 netmask 255.255.

255.0 type rotary

Router(config)#access-list 2 permit 133.0.0.33

Router(config)#ip nat inside destination list 2 pool p2

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 s0/0

优缺点：配置简单，成本低，本地维护方便，路由器提供负载平衡算法，无需占用服务器系统资源。但一般只能支持轮换服务算法，不能根据服务器性能合理分配负载。

4.2 DNS实现负载平衡

负载平衡要求：

要求DNS一般支持服务器bind8.2以上的类unix安装回收系统DNS软件。

负载平衡的设计与配置过程：在DNS多个地址配置相同的名称，因此查询该名称的客户机将获得其中一个地址，使不同的客户访问不同的服务器，以达到平衡负载的目的。配置过程不同DNS本文不再重复系统中有不同的配置方法。

优缺点：服务器可分布在不同地区，有利于故障转移。负载平衡算法正在运行DNS不占用服务器资源。

然而，域名服务器不知道服务点是否有效。如果服务点失效，域名系统仍将域名分析到该节点，导致用户访问失败。此外，它不能区分服务器性能的差异，也不能反映服务器的当前运行状态。因此，在动态平衡特性方面，动态DNS轮询效果不理想。

4.3 利用操作系统的集群功能实现负载平衡

负载平衡要求：

需要使用支持集群功能的操作系统，如：windows 2000server上述服务器版本，Unix或Linux。本文以windows2003 server以群集功能配置为例。

负载平衡的设计和配置过程：集群的实现需要集群内部通信、管理和内容复制的数据传输。这部分通信占用了网络的可用带宽。为了克服单网卡的局限性，一般使用双网卡，一个用于负载客户端通信，另一个用于传输内部通信、管理和内容数据。

集群操作模式的选择是设计的重要一步。单播模式是指每个节点的网络适配器被重新指定为虚拟MAC(由02-bf和群集IP确保地址组成MAC唯一性)。网络适配器在多播模式下保留原有MAC在地址不变的同时，还分配了各节点共享的多播MAC地址。多播模式多播模式。

端口规则是windows2003的新特性。NLB提供三种筛选模式，禁止端口规则、多主机负载平衡和单主机特殊处理。其中，多主机筛选模式提供了真正的负载平衡，负载量可以根据节点的实际处理能力进行分配。

Windows2003年引入了网络负载平衡管理器（控制面板->管理工具），使负载平衡的安装和配置更加简单。管理器可以很容易地建立和删除集合、添加、删除、修改节点和检测故障。

选择运行网络负载平衡管理器 群集 -> 新建 ，弹出集群参数对话框，然后根据导向按需配置。

点击下一步，先配置参数，系统会提示添加附加组IP，如无需直接按下一步配置端口web集群配置为例：如果集群中没有保存会话状态，则没有相似性选择，否则选择单一或类别C。

之后，指定主机连接，选择可用的网络接口设置主机参数：单击完成，管理器将自动连接到主机进行相关配置，创建新的组。

优、缺点：在选择多主机筛选模式时，根据节点的实际处理能力，提供据节点的实际处理能力分配负载量。更适合实现大型网站的负载平衡。但使用它Unix,Windows 2003 server实现系统时，网络架构成本较高。