負載均衡技術的分類及應用研究

摘 要：網絡的快速發展，使得網絡瀏覽量急劇增加，這也帶來了數據流量的增長，這就相應地要求網絡的核心部分的處理能力能跟上人們的需求。在這種情況下，廉價實惠、處理效率高的負載均衡技術的產生，給人類的生活和工作帶來了很大便利。文章主要闡述了負載均衡技術的不同類別、優點以及實現方法和實踐中的應用。

關鍵詞：負載均衡；網絡；負載平衡；信息系統

1 類型多樣、各充其能的負載均衡技術

隨著科技的發展，負載均衡技術在網絡與計算機的很多領域得到了廣泛應用，形成了各具特色、各有利弊的多樣化負載均衡技術的格局，同時，這些不同的類型作用于不同的領域，有著各自不同的運行方式以及自己的優缺點，但無論是哪種類型，它都給我們的生活帶來了或多或少的便利，使這個日新月異的網絡時代的發展加快了步伐，其主要的類型有四種，具體分類所述如下。

1.1 軟件負載均衡和硬件負載均衡。所謂的軟件負載均衡技術是指于一臺或者一臺以上的服務器上相對應的操作系統上配置一個或者一個以上的附帶軟件，以此來促成負載的均衡。而硬件負載技術則簡便得多，它可以不需要通過其他設備的作用而直接在外網和服務器之間配置負載均衡器。將這兩種負載均衡技術對比起來看，軟件負載均衡技術獨具的特點是設備簡單，這樣在設備的安裝上省時省力，促使其成本比其他方式低，同時使用起來也比較靈活方便。但是它可擴展性比較差，同時安全性低，常常帶來不必要的麻煩。反觀硬件負載均衡技術也不是十全十美的，雖然它可以提高整體功能、流暢性較高，但其唯一的致命傷則是成本很高。

1.2 本地負載均衡和全局負載均衡。網絡服務器在應用的地理分支上分類，可以分為本地負載均衡和全局負載均衡。從其名字來看可以很好地理解各自的工作特點，本地負載均衡可以理解為直接對本地服務器進行負載均衡的操作。這樣，全局負載均衡也比較好理解了，它就是對一個范圍較大的區域進行整體性的負載均衡。由于全局負載均衡的范圍廣，因此它的使用成本比本地負載均衡高，同時，本地負載均衡常常是一對一服務，所以能有效解決網絡數據流量超負荷的問題安全性能比較高。全局負載均衡技術主要用于一個較大的區域范圍內，各個地方的用戶用一個IP地址就能連接上離自己最近的服務器，從而使網速大大提高。這種全局負載均衡技術的優點在于能跨越地理位置的限制，能夠遠距離為不同地區的用戶提供高質量的服務，且網絡速度很快，這是它最大的一個優點。

1.3 更高網絡層負載均衡。由于網絡上存在負載超標的各種問題，從網絡的各個層次著手，利用負載均衡技術來解決問題是絕對可行的。由于網絡的第四層和第七層比較特殊，所以我們通常也會選擇運行質量更好的更高網絡層負載均衡。更高網絡層負載均衡是將一個網上合法的注冊IP地址映射為多個內部服務器的IP地址，對每次TCP連接請求動態使用其中一個內部IP地址，這就是第四層網絡均衡器的任務，從而達到均衡負載的目的。第七層的負載均衡控制則通過提供一種對訪問流量的高層控制方式來適應對HTTP服務器群的應用，然后檢查流經的HTTP報頭，依據報頭內的信息來執行均衡負載的重大任務。

1.4 鏈路聚合技術。鏈路聚合技術又稱Trunk，是指利用多個物理端口相互捆綁，從而形成一個邏輯端口，從而分擔各成員端口出/入流量的負荷量的新興技術。交換機會在分析了用戶配備的端口負擔的流量決定報文發送到什么交換機和何種類型的端口上。如果其中一個成員端口的鏈接路線發生了故障，交換機會立即檢測出來并停止在此端口上發送報文。此時還會反映出剩下鏈路各自所負擔的網絡流量，再一次分析報文應當發送到那個具體的端口，等到發生故障的端口恢復了它應有的功能，它就會重操舊業繼續計算報文應當發送到哪個位置的什么端口。

2 負載均衡技術的應用

2.1 DNS負載均衡。DNS負載均衡是負載均衡技術實際應用中的領頭羊。它可以使不同的地址取相同地名字，那么查詢這個公共名字的客戶機便會抽取到其中的任意一個地址，這樣，不同的客戶擁有不同的地址，從而在自己的區域內連接不同的服務器。DNS負載均衡技術用取名字的方式獲得了效果頗佳的負載均衡。

2.2 地址轉換網關負載均衡。地址轉換網關負載均衡事實上就是對外部IP地址進行一定轉換，使其變成一種內部IP地址，在每次TCP連接顯現出請求動態時，在眾多地址中選擇一個IP地址便是我們所說的地址轉換網關負載均衡，它對負載均衡的地址進行自我轉換咀嚼，將均衡負載的夢想變為現實。

2.3 代理服務器負載均衡。代理服務器負載所使用的服務器與其他負載均衡不同，它可以將請求轉發給內部的服務器，這樣就省去了很多中間環節，從而靜態網頁的訪問速度的提升，使人們用起來心情都會更加舒暢。這樣服務器的負載均衡也就輕松地變為了現實。

2.4 混合型負載均衡。混合型主要運用于網絡復雜、涉及范圍廣的情況下，由于不同的服務器往往在規模、硬件設備、提供的服務上存在差異，混合型負載均衡具有其獨特的優勢，它完全可以成為每個服務器群應當選擇的最便利、最流暢的負載均衡的方式，通過一層層的負載均衡群集起來作為一個整體向外部提供服務，從而顯現出最佳的性能。當然這種方式也不只局限于大型網絡中，它有時候也可以運用于單臺均衡設備的性能不能滿足大量連接請求的情況下。

2.5 反向代理負載均衡。幫助內網用戶訪問外網服務器的連接請求已是一項我們耳熟能詳的技藝了，由哪個服務器幫忙完全由服務器說了算，并將原本要直接發送到internet服務器解決的問題轉而傳達給代理服務器去解決。而反向代理正好與此相反，它先由代理服務器作為一個中間人接受外網上的連接請求，然后它再把請求傳達給內部網絡上的服務器，完成一個由外到里的過程，同時這個中間人也是一個結果傳達者，此時代理服務器就升級為了正職。此時，網絡堵塞也得到了解決，網絡負擔大大減小。

2.6 NAT負載均衡。NAT全名為NetworkAddressTranslation，即網絡地址轉換。顧名思義，它是將一個IP地址轉換為另一個IP地址，也就相當于一個轉換機的功能。它的應用范圍還算廣泛，一般用于沒有登記注冊的內部地址與合法的、已獲注冊的InternetIP地址間，也就是說可以增加和擴大InternetIP地址數量、不讓外網知道內網是何種構造。當然，負載均衡技術在其他很多領域都有運用，也不只是局限于這幾種運用模式，這里只是簡單地列舉了這項技術比較常用的方式，同時我相信這項技術會不斷發展，運用到更多領域，使得網絡堵塞、緊促的問題得到更好的解決，提供一個更好的網絡環境，從而給我們的生活、工作帶來更多的便利。

3 結束語

文章談論了負載均衡技術的分類和在實際生活中的應用領域及應用方式，可以看出負載均衡技術的應用對網速的提高、網絡安全性的提高以及對網絡流量的分散等過個方面起著重要的作用。文章只是對其中一些方面進行了闡述，還有很多不完整，我們也可以看到，負載均衡技術還有一些不足，這些不足都是我們以后進步的方向。希望通過文章的簡略介紹，能對負載均衡技術有一定的了解，同時希望對負載均衡技術今后的改進能有一定的幫助。

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作者簡介：張鵬（1982-），男，漢族，內蒙古自治區通遼市人，大連理工大學碩士，內蒙古民族大學數學學院，講師，研究方向：軟件工程。