分布式系统设计之常见的负载均衡算法

作者：Barry Yan

2022-11-15
北京
本文字数：2440 字
阅读完需：约 8 分钟

分布式系统设计之常见的负载均衡算法

0 什么是负载均衡？

负载均衡（Load Balance），其含义就是指将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行运行，从而协同完成工作任务。

负载均衡都分为哪些种类？

软件和硬件负载均衡
软件负载均衡
硬件负载均衡
本地和全局负载均衡
本地负载均衡
全局负载均衡

本篇文章的负载均衡算法是属于软件层面的负载均衡。

1 轮询

顾名思义，将子任务在子节点中一个接一个有序的询问请求。

var list = make([]string, 0)var servers = make(map[string]string)
func init() {   servers = map[string]string{      "stringA": "10.0.0.1",      "stringB": "10.0.0.2",      "stringC": "10.0.0.3",   }   for s := range servers {      list = append(list, s)   }}
//轮询var i = 0
func RoundRobin() string {   if i >= len(list) {      i = 0   }   str := servers[list[i]]   i += 1   return str}

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2 随机

在子节点中随机的进行请求。

var list = make([]string, 0)var servers = make(map[string]string)
func init() {   servers = map[string]string{      "stringA": "10.0.0.1",      "stringB": "10.0.0.2",      "stringC": "10.0.0.3",   }   for s := range servers {      list = append(list, s)   }}
//随机func Random() string {   i := rand.Intn(len(list))   return servers[list[i]]}

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3 加权轮询

与轮询不同的是，可以增加权重，就是说权重最大的节点会有更多次数（比例）的请求。

var list = make([]string, 0)var servers = make(map[string]string)
func init() {   servers = map[string]string{      "stringA": "10.0.0.1",      "stringB": "10.0.0.2",      "stringC": "10.0.0.3",   }   for s := range servers {      list = append(list, s)   }   //加权轮询   var weight_map = map[string]int{      "stringA": 1,      "stringB": 2,      "stringC": 3,   }   for s := range weight_map {      for i := 0; i < weight_map[s]-1; i++ {         list = append(list, s)      }   }}
//加权轮询func WeightRoundRobin() string {   if i >= len(list) {      i = 0   }   str := servers[list[i]]   i += 1   return str}

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4 加权随机

与随机不同的是，增加某个节点被随机访问的概率。

var list = make([]string, 0)var servers = make(map[string]string)
func init() {   servers = map[string]string{      "stringA": "10.0.0.1",      "stringB": "10.0.0.2",      "stringC": "10.0.0.3",   }   for s := range servers {      list = append(list, s)   }   //加权轮询   var weight_map = map[string]int{      "stringA": 1,      "stringB": 2,      "stringC": 3,   }   for s := range weight_map {      for i := 0; i < weight_map[s]-1; i++ {         list = append(list, s)      }   }}
//加权随机func WeightRandom() string {   i := rand.Intn(len(list))   return servers[list[i]]}

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5 源地址哈希

该方法是将请求的源地址进行哈希，并将哈希的结果进行取余，将取余后的结果进行节点的匹配最后进行请求。

//Source Hashfunc Hash() string {   //对客户端(源)地址做哈希 使用md5哈希算法   has, err := md5.New().Write([]byte("127.0.0.1"))   if err != nil {      panic(err)   }   i := has % len(list)   return servers[list[i]]}

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6 最小连接数

最小连接数法是根据服务器当前的连接情况进行负载均衡的，当请求到来时，会选取当前连接数最少的一台服务器来处理请求。由此也可以延伸出，根据服务器 CPU 占用最少，根据单位时间内处理请求的效率高低等进行服务器选择。最小连接数法只是动态分配服务器的一种算法，通过各种维度的参数计算，可以找到适合不同场景的更均衡的动态分配服务器的方案。

7 全部代码

package main
import (   "crypto/md5"   "math/rand"   "net/http")
var list = make([]string, 0)var servers = make(map[string]string)
func init() {   servers = map[string]string{      "stringA": "10.0.0.1",      "stringB": "10.0.0.2",      "stringC": "10.0.0.3",   }   for s := range servers {      list = append(list, s)   }   //加权轮询   var weight_map = map[string]int{      "stringA": 1,      "stringB": 2,      "stringC": 3,   }   for s := range weight_map {      for i := 0; i < weight_map[s]-1; i++ {         list = append(list, s)      }   }}
//轮询var i = 0
func RoundRobin() string {   if i >= len(list) {      i = 0   }   str := servers[list[i]]   i += 1   return str}
//随机func Random() string {   i := rand.Intn(len(list))   return servers[list[i]]}
//Source Hashfunc Hash() string {   //对客户端(源)地址做哈希 使用md5哈希算法   has, err := md5.New().Write([]byte("127.0.0.1"))   if err != nil {      panic(err)   }   i := has % len(list)   return servers[list[i]]}
//加权轮询func WeightRoundRobin() string {   if i >= len(list) {      i = 0   }   str := servers[list[i]]   i += 1   return str}
//加权随机func WeightRandom() string {   i := rand.Intn(len(list))   return servers[list[i]]}
//----------Web测试---------------//
func main() {   //httpServer(WeightRandom)}
func httpServer(fun func() string) {   http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {      w.Write([]byte("Request Node is " + fun()))   })   http.ListenAndServe(":8888", nil)}

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参考文章：

https://blog.csdn.net/claram/article/details/90290397

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/aad7284fd14af2b09cc1dcf43】。文章转载请联系作者。

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4 加权随机

5 源地址哈希

6 最小连接数

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