负载均衡杂谈

问题导读
1、如何理解纵向扩展和横向扩展？
2、什么是负载均衡？
3、基于DNS的负载均衡有哪些优劣势？






前言

　最近春节临近，又到了一年一度春运时节，而春运又免不了各种抢票，由此抢票软件也就应运而生，此时，我们发出的大量请求会给网站带来负载。这当然很正常，但是当我们给这些服务器增加负载时，会发生什么呢？这时，事情可能变得很糟糕，如果负载过高（抢票的人太多），网站就可能出现性能损失。它会逐渐变慢，直到最后完全没有反应。而这当然不是我们所期望的。这时候，要解决这个问题，就需要更多的资源。可以选择购买一台配置更高的机器来代替当前的服务器（scale up,纵向扩展），或者购买另外一台普通配置的机器来和当前的服务器一起搭配工作(scale out,横向扩展)。下面对纵向扩展和横向扩展进行一下介绍。

纵向扩展

　　纵向扩展常用于应用需要更多的计算能力的情况。例如数据库增长过快，导致之前内存不够用；又如硬盘空间不足，或者数据库需要更大的计算能力和处理更多的请求。

　　总的来说，数据库是纵向扩张的很好的实例，因为传统来说，将数据分散到多台机器上运行会出现严重的问题。原因在于，很多在单台机器上理所当然的设计无法在多台机器上运行。比如，如何在多台机器上高效的共享数据表？这是一个很难解决的问题，也正是MongoDB和CouchDB一些新的数据库设计成以另外一种方式运行的原因。

　　但纵向扩展可能会非常昂贵（土豪无视）。通常，当需求达到特定规格时，服务器的价格会突然暴增。现在的机器都有一个高规格的RAID控制器、多个企业级硬盘和一个新型处理器（看起来很神秘，实际上和之前的处理器表现差不多，但标价却高出很多）。如果你只需要更新几个部件，可能纵向扩展比横向扩展便宜，但你很可能发现，这么做并不合算。也就是说，如果需要的只是额外的几千兆RAM或者更大的硬盘，或者只需要提高某种用途的性能，这才可能使你的最佳选择。

横向扩展

　　横向扩展会出现在你手里有两台或者三台机器，而非单台机器时，纵向扩展的问题在于，到了某种程度，你会碰到无法逾越的限制（土豪，这就是有价无市啊）。单台机器能容纳的计算能力和内存都有限。如果你需要的不止是那些，该这么办呢？其实很好解决，横向扩展的优势就是你可以不断的加机器，当然咯，到达某种程度之后，也会开始碰到存储空间以及计算能力的问题，但是通过横向扩展肯定能获得比纵向扩展更大的计算能力。除此之外，在进行横向扩展的时候，如果其中某台机器没法工作了，仍然可以用其他的机器来处理负载，而纵向扩展，若机器没法工作了，一切都将无法运行。横向扩展当然也会有问题，比如说如何对多台机器同时操作，来使它们能像单台机器一样工作？

　　这时，负载均衡就应运而生（词汇量不行，一个词用两遍，求不吐槽~）。那么问题来了：什么是负载均衡呢？

什么是负载均衡

　　伟大的度娘是这么说的：

　　负载均衡 （Load Balancing） 建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

　　负载均衡（又称为负载分担），英文名称为Load Balance，其意思就是将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。
　　下面来介绍一下基于ＤＮＳ的负载均衡。
基于DNS的负载均衡
　　对于实际的负载均衡，它的工作机制非常简单。它使用一种称为轮转的方式，来向特定域的一组服务器分发连接请求。这种操作是顺序执行的（按照第一、第二、第三等步骤）。要向服务器增加基于DNS的负载均衡，只需为域增加多个A记录即可，是的，你没听错，就是这么简单。BND会负载完成其它工作！

基于DNS的负载均衡的优势
简便。你可以增加另一个完全一样的系统来增加负载能力，使其能处理更多请求。或者，你可以让几个几个带宽很小的直连互联网的地址指向同一台服务器，来增加服务器的总带宽。
配置简单。你只要把地址加入到DNS数据库即可，不能更简单有没有~
易于调试。调试和处理DNS问题有大量的工具可以使用，包括dig、ping、nslookup。
容易扩展。可以基于现有平台进行快速扩展。

基于DNS的负载的问题

　　1.粘性。这个问题经常出现在动态网页，众所周知，HTTP是一种无状态协议。它患有严重的慢性失忆症，无法将会话信息从一个请求保留到下一个请求。为了解决这个问题，你可以和每个请求一起，发送一个唯一的标识。这个标识就是cookie，当然也有其它方法来达到类似的效果，这个唯一的标识允许Web浏览器收集并保留你跟网站当前交互相关的信息，所有的信息都会跟那个唯一标识进行绑定。这里的问题在于，这个数据并非在所有的服务器上都有，所以如果有了新的DNS请求要求查找服务器IP时，不能保证你就一定能回到之前连接信息的那个服务器上。

　　2.负载处理方式。举个栗子，比如说，你可能会遇到这种情况，两个请求中，一个是高强度的请求，一个是低强度的请求。我们做个最坏的假设，所有的高强度请求都跑到一个服务器上，而所有的低强度请求都跑到另一个服务器上，这时就不再平衡了，若不进行处理，将有一半的用户无法使用该网站。

　　3.容错性。如果有一台服务器宕机了，基于ＤＮＳ负载均衡器无法进行判别，所有它仍然向那台宕机的服务器发送请求，也就是说，会有一半的请求死掉，用户只能不断刷新（F5已烂，笑~），直到切换到某个正常工作的服务器为止。

额。。。。学习了。

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