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title: 系统伸缩性架构
date: 2018-07-05 15:11:00
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- 设计
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- 综合
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- 架构
- 伸缩性
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伸缩性架构是指不需要改变系统的软硬件设计,仅通过改变部署服务器数量就可以扩大或缩小系统的服务处理能力。
将不同功能分离部署可以实现一定程度的伸缩性,但是随着访问量逐步增加,即使分离到最小粒度的独立部署,单一的服务器也不能满足业务规模的要求。因此必须使用服务器集群,即将相同服务部署在多态服务器上构成一个集群整体对外提供服务。
如果 HTTP 请求分发装置可以感知或者可以配置集群的服务器数量,可以及时发现集群中新上线或下线的服务器,并能向新上线的服务器分发请求,停止向已下线的服务器分发请求,那么就实现了应用服务器集群的伸缩性。
利用 HTTP 重定向协议实现负载均衡。
这种负载均衡方案的优点是比较简单。
缺点是浏览器需要两次请求服务器才能完成一次访问,性能较差:重定向服务器自身的处理能力有可能成为瓶颈,整个集群的伸缩性规模有限;使用 HTTP 302 响应码重定向,可能使搜索引擎判断为 SEO 作弊,降低搜索排名。
利用 DNS 处理域名解析请求的同时进行负载均衡处理的一种方案。
在 DNS 服务器中配置多个 A 记录,如:
114.100.40.1 www.mysite.com
114.100.40.2 www.mysite.com
114.100.40.3 www.mysite.com
每次域名解析请求都会根据负载均衡算法计算一个不同的 IP 地址返回,这样 A 记录中配置的多个服务器就构成一个集群,并可以实现负载均衡。
DNS 域名解析负载均衡的优点:
DNS 域名解析负载均衡的缺点:
大多数反向代理服务器同时提供反向代理和负载均衡的功能。
反向代理服务器的优点是部署简单。缺点是反向代理服务器是所有请求和响应的中转站,其性能可能会成为瓶颈。
在网络层通过修改请求目标地址进行负载均衡。
负载均衡服务器(网关服务器)在操作系统内核获取网络数据包,根据负载均衡算法计算得到一台真实 Web 服务器 10.0.0.1,然后将目的 IP 地址修改为 10.0.0.1,不需要通过用户进程。真实 Web 服务器处理完成后,响应数据包回到负载均衡服务器,负载均衡服务器再将数据包原地址修改为自身的 IP 地址(114.100.80.10)发送给浏览器。
IP 负载均衡在内核完成数据分发,所以处理性能优于反向代理负载均衡。但是因为所有请求响应都要经过负载均衡服务器,集群的最大响应数据吞吐量受制于负载均衡服务器网卡带宽。
数据链路层负载均衡是指在通信协议的数据链路层修改 mac 地址进行负载均衡。
这种方式又称作三角传输方式,负载均衡数据分发过程中不修改 IP 地址,只修改目的 mac 地址,通过配置真实物理服务器集群所有机器虚拟 IP 和负载均衡服务器 IP 地址一致,从而达到不修改数据包的源地址和目的地址就可以进行数据分发的目的,由于实际处理请求的真实物理服务器 IP 和数据请求目的 IP 一致,不需要通过负载均衡服务器进行地址转换,可将响应数据包直接返回给用户浏览器,避免负载均衡服务器网卡带宽成为瓶颈。这种负载方式又称作直接路由方式。
在 Linux 平台上最好的链路层负载均衡开源产品是 LVS(Linux Virtual Server)。
负载均衡服务器的实现可以分为两个部分:
负载均衡算法通常有以下几种:
目前比较流行的分布式集群伸缩性方案就是:一致性 HASH 算法
一般而言,Nosql 不支持 SQL 和 ACID,但是强化了对于高可用和伸缩性的支持。
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