负载均衡的基本概念与常见算法 -

题目

负载均衡的基本概念与常见算法

信息

类型：问答
难度：⭐

考点

负载均衡定义,负载均衡作用,常见负载均衡算法

快速回答

负载均衡是通过中间件将网络请求分发到多个服务器，以提高系统性能和可靠性的技术。核心要点：

主要作用：提升吞吐量、避免单点故障、实现水平扩展
常见算法：轮询（Round Robin）、随机（Random）、加权轮询（Weighted Round Robin）
典型场景：Web服务器集群、微服务调用、数据库读写分离

## 解析

1. 原理说明

负载均衡器作为流量分发中心，位于客户端与服务器集群之间。当客户端发起请求时，负载均衡器根据预设算法选择一个后端服务器处理请求，核心目标包括：

流量分配：避免单个服务器过载
高可用：自动屏蔽故障节点
弹性伸缩：动态添加/移除服务器

2. 常见算法与代码示例

以简单伪代码说明三种基础算法：

// 轮询算法（Round Robin）
servers = ["srv1", "srv2", "srv3"]
current_index = 0

function round_robin() {
    server = servers[current_index]
    current_index = (current_index + 1) % servers.length
    return server
}

// 随机算法（Random）
function random() {
    return servers[Math.floor(Math.random() * servers.length)]
}

// 加权轮询（Weighted Round Robin）
servers = [
    { "name": "srv1", "weight": 3 },
    { "name": "srv2", "weight": 1 }
]
function weighted_round_robin() {
    // 按权重比例选择服务器（例如 srv1 被选中的概率是 srv2 的 3 倍）
}

3. 最佳实践

健康检查：定期检测后端服务器状态（如 HTTP 200 检查）
会话保持：对需要登录的应用使用粘性会话（Session Affinity）
渐进式部署：新增服务器时逐步增加流量权重

4. 常见错误

算法选择不当：对性能差异大的服务器未使用加权算法
忽略健康检查：导致请求被转发到已宕机的服务器
配置不一致：后端服务器未保持相同的应用版本或配置

5. 扩展知识

负载均衡器类型：
- 硬件：F5 BIG-IP（高性能，成本高）
- 软件：Nginx（HTTP层）、HAProxy（TCP/HTTP层）
OSI 层级差异：
- L4（传输层）：基于 IP+端口分发（如 HAProxy TCP模式）
- L7（应用层）：基于 HTTP 头部/URL 分发（如 Nginx）