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  • 2020-07-30 16:02:21

    静态负载均衡和动态负载均衡

    动态负载平衡 (Dynamic Load Balancing)

    The algorithm monitors changes on the system workload and redistributes the work accordingly.

    该算法监视系统工作负载的变化并相应地重新分配工作。

    This algorithm works on three strategies:

    该算法适用于三种策略:

    1. Transfer strategy

      转移策略

    2. Location strategy

      区位策略

    3. Information strategy

      信息策略

    Transfer Strategy decides on which task is eligible for transfer to other nodes for processing.

    转移策略决定哪些任务适合转移到其他节点进行处理。

    Location Strategy nominates a remote node to execute a transfer task.

    位置策略指定一个远程节点来执行传输任务。

    Information Strategy is the information center for load balancing; it is responsible for providing location and transfer strategies to each node.

    信息策略是负载平衡的信息中心; 它负责为每个节点提供位置和传输策略。

    There are three controlling forms also, they are,

    还有三种控制形式 ,它们是

    1. Centralized

      集中

    2. Distributed

      分散式

    3. Semi- Distributed

      半分布式

    Central queue algorithm: This algorithm stores new activity and unfulfilled requests in a cycle or we can say in a FIFO queue. Each new activity is inserted in this queue then whenever a request for an activity is received, the first activity is removed from the queue if, there is buffered until the new activity is available. This is the centralized initiated algorithm and needs high inter-process communication.

    中央队列算法 :该算法在一个周期中存储新的活动和未完成的请求,或者我们可以说在FIFO队列中。 每个新活动都插入到此队列中,然后每当收到对活动的请求时,如果有第一个活动被缓冲,直到新活动可用之前,都会将其从队列中删除。 这是集中启动的算法,需要较高的进程间通信。

    Local queue algorithm: This algorithm supposes inter-process migration, this idea is static allocation of all new processes with process migration initiated by the host when its load falls under the predefined minimum number of ready processes, when the host gets under load it requests for the activities from the remote host. The remote host lookup its local list for ready activities and some of the activities are passed on to the requester host and get the acknowledgment from the host.

    本地队列算法 :此算法假定进程间迁移,此思想是当主机的负载量低于预定义的最小就绪进程数时(当主机负载下)时,主机启动的进程迁移由主机启动的所有新进程的静态分配来自远程主机的活动。 远程主机在本地列表中查找准备就绪的活动,某些活动将传递给请求者主机,并从主机获取确认。

    This is a distributive cooperative algorithm which requires inter-process communication but lesser as compared to the central queue algorithm.

    这是一种分布式协作算法,需要进行进程间通信,但是比中央队列算法要少。

    Least connection Algorithm: This algorithm decides the load distribution based on connection, present on a node, the load balancer maintains the law of numbers the number increases when a new connection is established and decreases when connection finished or timed out. The nodes with least no. of connections are selected first.

    最少连接算法 :该算法根据存在于节点上的连接来确定负载分布,负载均衡器保持数字定律,当建立新连接时,数量增加,而当连接完成或超时时,数量减少。 编号最少的节点。 首先选择连接数。

    Conclusion:

    结论:

    In this article, we have discussed the various algorithms of dynamic load balancing in brief. For further queries shoot your questions in the comment section.

    在本文中,我们简要讨论了动态负载平衡各种算法 。 如有其他查询,请在评论部分中提出您的问题。

    翻译自: https://www.includehelp.com/basics/dynamic-load-balancing.aspx

    静态负载均衡和动态负载均衡

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    什么是动态负载均衡 传统的 Nginx 负载均衡,是在 Nginx config 配置文件中,对 upstream 进行修改(扩展新服务器)进行,进行负载均衡,此时就需要让 Nginx 重启加载 配置文件。动态就是让 upstream 进行动态配置,...

    架构图

    在这里插入图片描述

    Upsync :Nginx 动态获取最新 upstream 配置。新浪微博开发的开源框架
    Consul 对动态负载均衡配置实现注册。专门存放负载均衡注册配置信息,Nginx 间隔时间动态获取 consul server 配置信息。
    Nginx 实现反向代理,负载均衡库。

    什么是动态负载均衡

    传统的 Nginx 负载均衡,是在 Nginx config 配置文件中,对 upstream 进行修改(扩展新服务器)进行,进行负载均衡,此时就需要让 Nginx 重启加载 配置文件。动态就是让 upstream 进行动态配置,可以将 upstream 方在 consul 中,让 Nginx 从 consul 读取,修改 upstream 也无需重启 Nginx 服务器,实现动态负载均衡。

    动态负载均衡方案

    1. consul + consul template
      每次发现配置,需要 reload Nginx。

    2. consul + openResty
      无需 reload 的动态负载均衡

    3. Consul + Upsync + Nginx
      无需 reload 的动态负载均衡

    搭建流程

    1)安装 Consul

    参照其他博客。本篇使用 kv 模块功能。

    2)安装 Nginx

    参照其他博客,Nginx 1.9 及以上版本,否则链接不上 Upsync 。

    3)安装 Upsync

    参照博客 Nginx-Upsync-Module部署 (Linux)

    4)Upstream 动态配置

    参照博客 Nginx-Upsync-Module部署 (Linux)

    5)注册 Upstream 配置

    注册动态 upstream 配置,可以通过 consul ui 界面,也可以通过 consul http api 进行注册。
    在这里插入图片描述

    • 创建 upstream key,返回 true ,代表创建成功
    http://192.168.200.164:8500/v1/kv/upstreams/itmayiedu/ip:port
    

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    • 查看consul中刚创建的key

    在这里插入图片描述
    http://192.168.200.101:10014/WeatherForecast
    在这里插入图片描述
    http://192.168.200.101:10015/WeatherForecast
    在这里插入图片描述

    6)负载均衡配置

    在 consul 中每个 upstream 可以进行负载均衡配置,操作方式,需要对每个 key 进行 json 值存在。

    {"weight":1, "max_fails":2, "fail_timeout":10}
    

    在这里插入图片描述

    7)访问 Nginx 监听的 8090 端口

    第一次访问
    在这里插入图片描述
    第二次访问
    在这里插入图片描述

    视频1 文档1

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    Nginx一般作为反向代理服务器来实现反向代理来转发处理请求,同时也可以作为静态资源服务器来加快静态资源的获取和处理。

    1.正向代理与反向代理

    正向代理:

           正向代理 是一个位于客户端和原始服务器之间的服务器,为了从原始服务器取得内容,客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器),然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。

    作用:访问原来无法访问的资源;可以做缓存,加速访问资源;对客户端访问授权,上网进行认证;代理可以记录用户访问记录,对外隐藏用户信息

    反向代理:

    反向代理是指以代理服务器来接受internet上的连接请求,然后将请求转发给内部网络上的服务器,并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端,此时代理服务器对外就表现为一个服务器。客户端是无感知代理的存在的,反向代理对外都是透明的,访问者者并不知道自己访问的是一个代理。因为客户端不需要任何配置就可以访问。

    作用:保证内网的安全,可以使用反向代理提供WAF功能,阻止web攻击;负载均衡,通过反向代理服务器来优化网站的负载

    2.Nginx架构

    如图所示:Nginx采用多进程方式,一个Master与多个Worker进程。客户端访问请求通过负载均衡配置来转发到不同的后端服务器依次来实现负载均衡。

    3.Nginx负载均衡策略

    Nginx负载均衡策略主要有 轮询,加权轮询,最少连接数以及IP Hash。

    负载均衡配置文件如下:

    轮询策略: 实现请求的按顺序转发,即从服务srv1--srv2--srv3依次来处理请求

    When the load balancing method is not specifically configured, it defaults to round-robin. All requests are proxied to the server group myapp1, and nginx applies HTTP load balancing to distribute the requests.

    加权轮询策略: 请求将按照服务器的设置权重来实现请求转发和处理,如下所示,最终请求处理数将为3:1:1

    With the round-robin in particular it also means a more or less equal distribution of requests across the servers — provided there are enough requests, and when the requests are processed in a uniform manner and completed fast enough.

    最少连接数策略:  请求将转发到连接数较少的服务器上

    With the least-connected load balancing, nginx will try not to overload a busy application server with excessive requests, distributing the new requests to a less busy server instead.

    Ip Hash策略:  web服务需要共享session,使用该策略可以实现某一客户端的请求固定转发至某一服务器

    If there is the need to tie a client to a particular application server — in other words, make the client’s session “sticky” or “persistent” in terms of always trying to select a particular server — the ip-hash load balancing mechanism can be used.

    With ip-hash, the client’s IP address is used as a hashing key to determine what server in a server group should be selected for the client’s requests. This method ensures that the requests from the same client will always be directed to the same server except when this server is unavailable.

    由以上可知,轮询只是简单实现请求的顺序转发,并没有考虑不同服务器的性能差异;加权轮询设置了初始时服务器的权重,但是没有考虑运行过程中的服务器状态;IP Hash保证同一个客户端请求转发到同一个后台服务器实现了session保存,然而当某一后台服务器发生故障时,某些客户端将访问失败;最少连接数只是考虑了后端服务器的连接数情况,并没有完全考虑服务器的整体性能。

    4.动态负载均衡

    动态负载均衡策略类似于加权轮询策略,可以通过对于后端服务器集群的状态监测,量化不同服务器的性能差异,来周期性调整服务器的比重来实现权重的动态调整。

    主要待解决的问题:

    1.后端服务器集群的性能量化计算来分配不同权重。这方面有很多研究,以后慢慢学习,主要是从后端服务器的cpu,内存,io,网络以及连接数等方面来量化不同的服务器性能。

    2.如何实现权重的动态调整,之前一直想写一个nginx第三方模块来实现,但是难度太大。

    这里搜集了一些资料,可以通过consul+nginx-upsync-module模块来实现权重的动态调整

    https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module

    利用consul模块来实现权重服务的配置信息

    nginx周期性从consul中读取配置信息来动态改变权重

    5.consul+nginx-upsync-module实现动态负载均衡

    consul安装

    下载consul:https://releases.hashicorp.com/consul

    关闭防火墙:

    启动consul:    ./consul agent -advertise=10.112.99.152 -client=0.0.0.0 -dev 

    访问图形化界面:  http://10.112.99.152:8500

    nginx安装

    http://nginx.org/download/

    解压:tar -zxvf nginx-1.9.10.tar.gz

    配置环境;

    nginx-upsync-module安装  

    https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module

    解压该模块:

    unzip nginx-upsync-module-master.zip

    将nginx-upsync-module编译到nginx中

    cd nginx-1.9.10

    安装第三方库

    yum -y install openssl openssl-devel

    注意下面安装路径应与上面路径对应

    ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_realip_module --http-client-body-temp-path=/data/dynamic/nginx/client/ --http-proxy-temp-path=/data/dynamic/nginx/proxy/ --http-fastcgi-temp-path=/data/dynamic/nginx/fcgi/ --http-uwsgi-temp-path=/data/dynamic/nginx/uwsgi --http-scgi-temp-path=/data/dynamic/nginx/scgi --with-pcre --add-module=../nginx-upsync-module-master

    ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_realip_module --http-client-body-temp-path=/data/dynamic/nginx/client/ --http-proxy-temp-path=/data/dynamic/nginx/proxy/ --http-fastcgi-temp-path=/data/dynamic/nginx/fcgi/ --http-uwsgi-temp-path=/data/dynamic/nginx/uwsgi --http-scgi-temp-path=/data/dynamic/nginx/scgi --with-pcre --add-module=../nginx-upsync-module-master

    make && make install  编译成功

    动态负载均衡配置

    nginx配置文件:

     
    1. upstream test {

    2. server 127.0.0.1:11111;

    3. upsync 127.0.0.1:8500/v1/kv/upstreams/test/ upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;

    4. upsync_dump_path /usr/local/nginx/conf/servers/servers_test.conf;

    5. include /usr/local/nginx/conf/servers/servers_test.conf;

    6. }

    7.  
    8. server {

    9. listen 80;

    10. server_name localhost;

    11.  
    12. #charset koi8-r;

    13.  
    14. #access_log logs/host.access.log main;

    15. location = / {

    16. proxy_pass http://test;

    17. }

    18.  
    19. error_page 500 502 503 504 /50x.html;

    20. location = /50x.html {

    21. root html;

    22. }

    23. }

    启动nginx服务,如果报错

    则添加nginx用户

    useradd nginx -s /sbin/nologin -M

    再次启动

    /usr/local/nginx/sbin/nginx

    在服务器的8088,8089端口启动两个tomcat

    向consul中写入后端服务器信息:

    curl -X PUT http://10.112.99.152:8500/v1/kv/upstreams/test/10.112.99.152:8088

    curl -X PUT http://10.112.99.152:8500/v1/kv/upstreams/test/10.112.99.152:8089

    观察配置文件:

    cat /usr/local/nginx/conf/servers/servers_test.conf

    此时访问ip实习负载均衡,可以通过改变consul中数据来实现服务器数量以及权重的改变

    其余consul中参数配置命令:

    upsync参数:  配置consul   key  value  后端服务器ip  port 权重

    syntax: upsync $consul/etcd.api.com:$port/v1/kv/upstreams/$upstream_name/ [upsync_type=consul/etcd] [upsync_interval=second/minutes] [upsync_timeout=second/minutes] [strong_dependency=off/on]

    The parameters' meanings are:

    • upsync_interval

      pulling servers from consul/etcd interval time.

    • upsync_timeout

      pulling servers from consul/etcd request timeout.

    • upsync_type

      pulling servers from conf server type.

    • strong_dependency

      when strong_dependency is on, nginx will pull servers from consul/etcd every time when nginx start up or reload.

    upsync_dump_path参数: 保存consul配置信息

    syntax: upsync_dump_path $path

    default: /tmp/servers_$host.conf

    context: upstream

    description: dump the upstream backends to the $path.

    利用http命令向consul中写入后端服务器以及权重信息:

    增加服务器指令:  默认权重  以及添加权重

    curl -X PUT http://$consul_ip:$port/v1/kv/upstreams/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port
    
    default: weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10 down=0 backup=0;
    
     
    1. curl -X PUT -d "{\"weight\":1, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://$consul_ip:$port/v1/kv/$dir1/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port

    2. or

    3. curl -X PUT -d '{"weight":1, "max_fails":2, "fail_timeout":10}' http://$consul_ip:$port/v1/kv/$dir1/$upstream_name/$backend

    删除服务器:

    curl -X DELETE http://$consul_ip:$port/v1/kv/upstreams/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port

    调整服务器的权重:

     
    1. curl -X PUT -d "{\"weight\":2, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://$consul_ip:$port/v1/kv/$dir1/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port

    2. or

    3. curl -X PUT -d '{"weight":2, "max_fails":2, "fail_timeout":10}' http://$consul_ip:$port/v1/kv/$dir1/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port

    标记服务器停止服务:

     
    1. curl -X PUT -d "{\"weight\":2, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10, \"down\":1}" http://$consul_ip:$port/v1/kv/$dir1/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port

    2. or

    3. curl -X PUT -d '{"weight":2, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":1}' http://$consul_ip:$port/v1/kv/$dir1/$upstream_name/$backend_ip:$backend_port

    检查服务器状态:

    curl http://$consul_ip:$port/v1/kv/upstreams/$upstream_name?recurse

    nginx管理命令如下:

    nginx文件目录: /usr/local/nginx/

    配置文件: /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

    服务器配置信息:/usr/local/nginx/conf/servers/servers_test.conf

    nginx操作指令:

    参考地址:

    https://www.cnblogs.com/Anker/p/6056540.html

    https://www.cnblogs.com/dormant/p/5218266.html

    http://nginx.org

    https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module

    https://www.aliyun.com/jiaocheng/145775.html

     

     

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    一,网关kong接口实现负载均衡的配置

    1,配置网关server,name是server名称,host是下游节点服务器名称,每当有请求经过server,都会通过host转发给下游服务器处理

    curl -X POST http://ip:8001/services --data "name=api-server" --data "host=api-nodes"

    2,配置server的路由route,service.id是上面命令生成的id,在终端拷贝下来,paths[]=/api是路由,当访问/api时,会把请求转给server

    curl -X POST http://ip:8001/routes --data "paths[]=/api" --data "service.id=70aa49bb-03f8-4918-bcfa-9e0b9a25c5a4"

    3,配置下游节点名,一定要与上面的host名字一样,不然server找不到下游节点

    curl -X POST http://ip:8001/upstreams --data "name=api-nodes"

    4,给节点添加服务器

    curl -X POST http://ip:8001/upstreams/api-nodes/targets --data "target=ip:8888" --data "weight=100"

    5,使用flask简单开放一个接口,vim kong_flask.py,代码如下

    from flask import Flask
    app = Flask(__name__)

    @app.route('/')
    def hello_world():
        return 'kong_api test'

    if __name__ == '__main__':
        app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=8888)

    6,运行脚本,python3 kong_flask.py,本地检查一下服务启动情况http://ip:8888,然后使用网关访问,http://ip:8000/api,代理成功!尤其要注意kong的server端口是8000,千万不要用8001去访问,之前被坑了几天

    二,通过konga实现动态负载均衡的配置

    1,访问http://ip:1337,使用安装konga时配置的账号密码进行登录

    2,添加kong的链接,name随便写,Kong Admin URL写kong的ip和端口http://ip:8001

     3,激活连接上kong

     4,添加1个server

    5,配置server

     

    6,给server添加路由

     

     

     7,创建下游节点名称,一定要和上面server的Host名称一样,不然转发不过来

     

    7,在下游节点下添加服务器

     ​​​​​​​

     8,本地用flask开放1个9999的端口,代码如下

    from flask import Flask
    app = Flask(__name__)

    @app.route('/')
    def hello_world():
        return 'konga_test '

    if __name__ == '__main__':
        app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=9999)
     

    9,通过配置的konga验证一下,http//:ip:8000/api ,kong端口是8000,千万不要写成8001。验证成功,大功告成

     

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