探索服务器端的局域网——通过分配请求来平衡负载

1、性能不足时需要负载均衡：

当服务器的访问量上升时，增加服务器线路的带宽是有效的，但并不是网络变快了就可以解决所有问题。高速线路会传输大量的网络包，这会导致服务器的性能跟不上。尤其是CGI等应用程序动态生成数据的情况下，对服务器CPU的负担更重，服务器性能的问题也会表现得越明显。

在这种情况下，使用多台服务器来分担负载的方法更有效。这种架构统称为分布式架构，其中对于负载的分担有几种方法，最简单的一种方法就是采用多台Web服务器，减少每台服务器的访问量。要采用这样的方法，必须有一个机制将客户端发送的请求分配到每台服务器上。具体的做法有很多种，最简单的一种是通过DNS服务器来分配。

当访问服务器时，客户端需要先向DNS服务器查询服务器的IP地址，如果在DNS服务器中填写多个名称相同的记录，则每次查询时DNS服务器都会按顺序返回不同的IP地址。例如：对于域名www.lab.glasscom.com，如果我们给它分配如下3个IP地址：

192.0.2.60、192.0.2.70、192.0.2.80

当第1次查询这个域名时，服务器会返回如下内容：

192.0.2.60、192.0.2.70、192.0.2.80

当第2次查询这个域名时，服务器会返回如下内容：

192.0.2.70、192.0.2.80、192.0.2.60

当第3次查询这个域名时，服务器会返回如下内容：

192.0.2.80、192.0.2.60、192.0.2.70

当第4次查询时就又回到第1次查询的结果。这种方式称为轮询（round-robin），通过这种方式可以将访问平均分配给所有的服务器。

但这种方式是有缺点的。假如多台Web服务器中有一台出现了故障，这时我们希望在返回IP地址时能够跳过故障的Web服务器，然而普通的DNS服务器并不能确认Web服务器是否正常工作，因此即便Web服务器宕机了，它依然可能会返回这台服务器的IP地址（如果浏览器在访问DNS服务器返回的第一个IP地址失败时，能够继续尝试第二个IP地址，就可以回避这个问题了）。

此外，轮询分配还可能会引发一些问题。在通过CGI等方式动态生成网页的情况下，有些操作是要跨多个页面的，如果这期间访问的服务器发生了变化，这个操作就可能无法继续。

2、使用负载均衡器分配访问：

为了避免出现前面的问题，可以使用一种叫作负载均衡器的设备。使用负载均衡器时，首先要用负载均衡器的IP地址代替Web服务器的实际地址注册到DNS服务器上。这样一来，客户端就会将请求发送至负载均衡器，然后由负载均衡器来判断将请求转发给哪台Web服务器。这里的关键点在如何判断将请求转发给哪台Web服务器。

判断条件有很多种，根据操作是否跨多个页面，判断条件也会有所不同。如果操作没有跨多个页面，则可以根据Web服务器的负载状况来进行判断。负载均衡器可以定期采集Web服务器的CPU、内存使用率，并根据这些数据判断服务器的负载状况，也可以向Web服务器发送测试包，根据响应所需的时间来判断负载状况。但是如果密集地去查询服务器的负载，这个查询操作本身就会增加Web服务器的负载。因此，也可以根据事先设置的服务器性能指数，按比例来分配请求。

当操作跨多个页面时，则不考虑Web服务器的负载，而是必须将请求发送到同一台Web服务器上。但是HTTP协议本身是无状态的，我们无法根据HTTP协议判断是否和之前的请求相关。于是，人们想出了一些方案来判断请求之间的关联性。例如，可以在发送表单数据时在里面加上用来表示关联的信息，或者是对HTTP规格进行扩展，在HTTP头部字段中加上用来判断相关性的信息（俗称Cookie）。这样负载均衡器就可以通过这些信息来做出判断，将一系列相关的请求发送到同一台Web服务器，对于不相关的请求则发送到负载较低的服务器了。