一個大型網(wǎng)絡(luò)平臺能輕松面對數(shù)百萬請求而不產(chǎn)生崩潰，負(fù)載均衡器（Load Balancer）是絕對的關(guān)鍵組件。

負(fù)載均衡器會在多個服務(wù)器之間分配工作流，也就是將用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)到不同的機(jī)器上，可以確保服務(wù)的高可用性、響應(yīng)速度和可擴(kuò)展性。那么問題來了，負(fù)載均衡器的背后會有很多服務(wù)器，那么這些服務(wù)器之間要如何分配請求呢？顯然這就涉及到了負(fù)載均衡算法，而了解核心的負(fù)載均衡算法可以讓我們更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化應(yīng)用程序，以及故障排除。

負(fù)載均衡算法分為兩大類：靜態(tài)和動態(tài)。

下面我們就來介紹這每一種算法的區(qū)別，并深入討論它的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。

Round Robin（輪詢法）

靜態(tài)負(fù)載均衡算法只負(fù)責(zé)將請求轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器，而不會考慮服務(wù)器的實(shí)時條件和性能指標(biāo)，所以它的優(yōu)勢是簡單，缺點(diǎn)是適應(yīng)性和精確性較差。而 Round Robin 在概念上是最簡單的靜態(tài)負(fù)載均衡算法，它會將請求均勻地轉(zhuǎn)發(fā)給每一個服務(wù)器。

每來一個請求，就按照順序轉(zhuǎn)發(fā)給每一個服務(wù)器，比如請求 1 轉(zhuǎn)發(fā)給 A，請求 2 轉(zhuǎn)發(fā)給 B，請求 3 轉(zhuǎn)發(fā)給 C。然后請求 4 再轉(zhuǎn)發(fā)給 A，不斷循環(huán)往復(fù)，就是將請求均勻分配到每個服務(wù)器上。當(dāng)然我們這里只用三臺服務(wù)器舉例，更多的服務(wù)器也是同樣的轉(zhuǎn)發(fā)方式。

Round Robin 這種算法易于實(shí)現(xiàn)和理解，如果你的服務(wù)器配置都是一樣的，那么 Round Robin 也是一個不錯的負(fù)載均衡算法，雖然它比較簡單。但現(xiàn)實(shí)情況是，不同服務(wù)器的處理能力可能不一致，那么此時 Round Robin 算法就會有幾率導(dǎo)致處理能力較弱的服務(wù)器出現(xiàn)過載，因此你需要對服務(wù)器的資源進(jìn)行監(jiān)控。

Sticky Round Robin（粘性輪詢法）

Sticky Round Robin 是 Round Robin 的擴(kuò)展，它會將來自同一用戶的連續(xù)請求發(fā)送到同一臺服務(wù)器。

因?yàn)橥粋€用戶的請求會轉(zhuǎn)發(fā)到相同的服務(wù)器，那么就可以將相關(guān)數(shù)據(jù)提前保存起來，從而提升性能。但由于新來的用戶是隨機(jī)分配的，會容易出現(xiàn)負(fù)載不均衡的情況。

Weighted Round Robin（加權(quán)輪詢法）

Weighted Round Robin 允許操作者為不同的服務(wù)器分配不同的權(quán)重或優(yōu)先級，權(quán)重較高的服務(wù)器將按照比例接收更多的請求。

服務(wù)器 A、B、C 的權(quán)重比值為 3: 1: 1，所以假設(shè)有 5 個請求，服務(wù)器 A 要處理 3 個，服務(wù)器 B、C 分別處理 1 個。加權(quán)輪詢法允許我們考慮服務(wù)器的異構(gòu)能力，但缺點(diǎn)是必須手動配置權(quán)重，這在動態(tài)變化的場景中不夠靈活。

IP/URL Hash

除了 Round Robin 系列算法之外，我們還可以對客戶端的 IP 地址或請求的 URL 進(jìn)行哈希，然后來決定請求要被映射到哪一臺服務(wù)器中。

如果哈希函數(shù)選擇得當(dāng)，那么請求可以被均勻分發(fā)，然而選擇一個好的哈希函數(shù)是具有挑戰(zhàn)性的。

Least Connections（最少連接算法）

說完了靜態(tài)負(fù)載均衡算法，我們再來看看動態(tài)負(fù)載均衡算法。相比靜態(tài)，動態(tài)均衡算法在分發(fā)請求時會考慮到服務(wù)器的性能指標(biāo)以及當(dāng)前所剩資源，從而動態(tài)調(diào)整。

Least Connections 算法會將每個新的請求轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前活躍連接數(shù)最少的服務(wù)器，顯然這就需要負(fù)載均衡器實(shí)時跟蹤每個后端服務(wù)器上的活躍連接數(shù)。

如果再來一個新請求，它會被轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器 A。因此最小連接算法可以靈活地對請求進(jìn)行分配，以確保每臺機(jī)器都能最大程度的處理請求，不會出現(xiàn)資源閑置。但如果連接不均勻地堆積，負(fù)載可能不經(jīng)意地集中在某些服務(wù)器上。

Least Time（最少響應(yīng)時間算法）

Least Time 和 Least Connections 類似，只不過它是將請求轉(zhuǎn)發(fā)到延遲最低或者響應(yīng)速度最快的服務(wù)器，負(fù)載均衡器需要持續(xù)評估每個服務(wù)器的延遲，并最終決定將請求轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個服務(wù)器上。

這種方法具有高度自適應(yīng)性和反應(yīng)迅速的特點(diǎn)，但它需要持續(xù)地監(jiān)測后端服務(wù)器的延遲，這會帶來顯著的開銷并增加復(fù)雜性。并且它也沒有考慮每個服務(wù)器已經(jīng)有多少個正在處理的請求，它只是將請求轉(zhuǎn)發(fā)給延遲最低的服務(wù)器。

以上就是常見的 6 種負(fù)載均衡算法，總的來說，簡單的靜態(tài)算法和更自適應(yīng)的動態(tài)算法之間存在明顯的權(quán)衡，我們需要考慮特定的性能目標(biāo)、能力和約束來選擇負(fù)載均衡策略。

像輪詢這樣的靜態(tài)算法很適合無狀態(tài)的應(yīng)用程序，而動態(tài)算法則有助于優(yōu)化大型復(fù)雜應(yīng)用的響應(yīng)時間和可用性，至于具體選擇哪種算法則取決于當(dāng)前的業(yè)務(wù)。