负载均衡在计算机网络中的应用

姜广松

摘要：在互联网时代背景下，人们对于网络站点的要求越来越高。而通过在计算机网络中应用负载均衡技术，可在确保网络核心部件正常运转的基础之上，有效提升计算机网络吞吐量，使系统容错性、网络数据处理能力得以加強，可为网络用户提供更好的服务。本文就负载均衡技术进行了简单介绍，并探讨了其在计算机网络中的应用。

关键词：负载均衡;计算机网络;应用

引言

随着网络用户数量增加，计算机网络核心部分计算强度也随着增加，如果只是应用单一的设备根本无法承担，而优化硬件设备需要投入大量成本，还有可能会浪费现有资源。负载均衡技术的应用，可以最少的成本来实现网络宽带扩展以及吞吐量的增加，增强网络的可用性，最大程度降低网络出现拥堵的几率，可实现服务器资源的有效利用，为用户提供更好的访问服务。

一、负载均衡技术概述

负载均衡是指按照一定的策略在多台节点设备上分担数据流量以及大量的并发访问，通过分别处理，将用户等待响应的时间降低到最小。同时，在多台节点设备上并行处理单个的重负载运算，在完成处理结果汇总之后，可快速返回给用户，最大程度的提升网络系统处理能力。此种技术需要建立在网络框架基础之上，将其应用在计算机网络中，可使网络处理数据的能力得以加强，服务器带宽得以拓展，有利于网络灵活性提升。负载均衡技术应用的主要目的为：解决网络使用过程中出现的拥堵问题，最大程度的提升服务器响应速度，确保服务器资源以及其他资源利用率最大化，将网络关键部位单点失效问题出现的几率降低到最小，为网络用户提供更好的服务，提升访问质量。现阶段有很多不同负载均衡计算，以满足不同客户的要求，具体如下：

1、软件负载均衡与硬件负载均衡。软件负载均衡技术与硬件负载均衡技术的配置都相对简单，有着操作灵活和环境稳定的优势，因此可以满足大多数客户的基本需求。相对于软件负载均衡来讲，硬件负载均衡性能要更加优良一些，但其成本高昂，因此发展会受到一定限制[1]。

2、本地负载均衡与全局负载均衡。本地负载可将现有服务器设备的作用充分发挥出来，采取多元化均衡策略，合理的分配数据流量，将服务器负担降低到最小。其在升级服务器时，并不需要对现有网络框架进行改变，通过简单增加便可实现。全局负载均衡可使用户访问最近的服务器，其访问速度较快，可使网络拥挤发生几率降低到最小。

二、负载均衡策略

网络检测能力、方式和算法是影响负载均衡策略优劣的主要因素。

负载均衡算法是指在对服务器处理能力及各类服务请求充分考虑后，为给内部多台服务器合理分配负载所选用的调度算法。在选择调度算法时，除了要保障各服务器能将自我性能最大程度发挥出来，还要确保整个网络负载均匀。较为常见的负载均衡算法有以下几种：（1）最少连接算法。其属于动态算法，主要是对各服务器连接数进行计算，给与最少连接数服务器分配请求。（2）加权最小连接算法。最少连接算法只会简单的考虑到连接数，而通过运用加权最小连接算法可克服这一缺点。其可为各服务器分配可衡量其性能的权值，通过这一权值可将其处理的连接客观表示出来。在对分配请求进行处理的过程中，加权最小连接算法可同时结合服务器连接数以及权值比值，综合决定给与哪一台服务器分配请求。（3）轮询算法。此种算法是按照一定顺序给不同服务器轮流分配连接请求。但这种算法存在一定的缺点，其无法结合服务器响应时间以及性能动态对服务器进行请求分配，会平等对待服务器组中的每台服务器。（4）加权轮询算法。此种算法是对轮询算法的一种优化和改进，其是通过权值对各服务器性能进行计算，之后再对访问请求进行调度。加权轮询算法可对服务器真实负载情况自动进行询问，并能对其权值动态调整[2]。

除选择恰当的负载算法之外，还必须要具备较强的检测网络系统状况能力，这样才能更好应对网络故障，避免因出现网络故障导致数据请求丢失。现阶段较为常用的检测手段主要有以下几种： （1）HTTP URL侦测：此种检测方法是将访问请求发送给HTTP服务器，以此为基础来对服务器的运行情况进行判断。（2）Ping侦测：其是指对网络系统状况和服务器进行检测时应用Ping方式。此种检测方式简单快速，但也存在一定的缺点，如其不能检测服务器的应用服务。（3）TCP Open侦测：TCP Open侦测主要是通过对服务器上的某一TCP端口进行检测，来对服务器的正常状态进行判断[3]。

三、负载均衡在计算机网络中的应用

（一）客户端负载均衡

客户端负载均衡主要是为了收集服务器运行参数，其采用的方式是在网络客户端上运行特定程序，之后再对CPU占用情况、内存等运行参数进行收集。在结合实际情况选择负载均衡策略之后，科学决定为某一服务器发送请求。客户端负载均衡技术需要将这一采集程序安排到每一个客户，且对应用层透明运行有较高要求，因此要修改应用程序，采用迁入和动态链接库等方法，所以应用这一技术的工作量较大。其一般会被广泛的应用在使用JAVA的构架模型中，JAVA应用一般都会通过虚拟机进行，因此可设计一个中间层在虚拟机与应用层之间，来对负载均衡工作进行处理。

（二）应用服务器的负载均衡技术

这一技术需要特殊修改客户端，而这就在很大程度上增加了工作量。此种负载均衡技术是在中间平台上移植入客户端的负载均衡，之后再经过中间层服务器将请求均衡发送给各服务节点。而通过应用反向代理技术，可实现基于客户端的负载均衡技术。反向代理技术可使静态网页访问速度得以提升，使网络负载能实现均衡。虽然反向代理服务器可有效提升网页访问速度，但也存在着一定的缺点，其在代理时必须要对内外两个连接同时进行维护，而这就在无形中加大了代理服务器的负载，使其本身成为瓶颈。

（三）基于域名系统的负载均衡

此种技术是应用动态DNS，以同一个名字来配置多个地址，客户机通过这一名字获得地址，这样不同客户并可以访问不同服务器，最终达到网络负载均衡的目标。基于域名系统的负载均衡，可实现动态DNS轮询，在管理时比较简单。但这一技术依然有其不足之处，如不能对服务节点是否有效进行判断;数据刷新时间短，就会在无形中增大DNS流量，使网络负担增加，数据刷新时间过长，可能会导致客户获得不同IP地址;此外，此种负载均衡技术不能对服务器差异性进行区分，也无法将当前服务器运行状况充分反应出来[4]。

（四）网络接入协议交换

通过交换机可以联系内部多个地址与外部连接请求，在虚拟连接中交换数据。局域网交换机具有第四层交换能力，因此可将其作为一种负载均衡器。应用硬件系统需要投入较高资金，所以可以选择在相对高效稳定的核心空间借助linux虚拟服务器进行IP包数据处理，这种方式具有一定的灵活性，也可有效减少成本支出。

四、结束语

总之，无论是购买第四层交换机，或是选择软件方式以及其他均衡技术，在进行负载均衡方案的设计过程中，都要对系统性能充分进行考虑，确保其可拓展性，降低管理难度，使网络系统的可靠性和灵活性得到保障，进而为网络用户提供更好的服务质量。

参考文献

[1]谷宝磊.基于VRRP协议实现路由冗余和负载均衡的应用研究[J].智能计算机与应，2014，4（6）：100-103.

[2]黄涛.负载均衡在计算机网络中的应用研究[J]. 信息安全与技术，2014（6）：89-90，96.

[3]崔建智，阎志强. RouterOS的NTH方法在互联网接入中多ADSL网络负载均衡实证研究[J]. 硅谷，2014（19）：48-48，33.

[4]田林.浅议负载均衡技术在计算机网络中的应用[J].楚雄师范学院学报，2004，19（3）：10-13.