历史潮流浩浩荡荡,顺之则昌,逆之则亡。——孙中山

使用Java实现负载均衡算法

JAVA 徐承恩 446℃

说到负载均衡我们首先会想到Nginx负载均衡策略,在Nginx中支持5种负载均衡策略他们分别是:轮询、加权轮询、ip_hash、fair、url_hash。

概念

负载均衡是将客户端请求访问,通过提前约定好的规则转发给各个server。其中有好几个种经典的算法,下面我们用Java实现这几种算法。

轮询算法

轮询算法按顺序把每个新的连接请求分配给下一个服务器,最终把所有请求平分给所有的服务器。

优点:绝对公平

缺点:无法根据服务器性能去分配,无法合理利用服务器资源。

package com.monkeyjava.learn.basic.robin;

import com.google.common.collect.Lists;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class TestRound {

    private Integer  index = 0;
    private List<String> ips = Lists.newArrayList("192.168.1.1", "192.168.1.2", "192.168.1.3");


    public String roundRobin(){
        String serverIp;
        synchronized(index){
            if (index >= ips.size()){
                index = 0;
            }
            serverIp= ips.get(index);
            //轮询+1
            index ++;
        }
        return serverIp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestRound testRoundRobin =new TestRound();
        for (int i=0;i< 10 ;i++){
            String serverIp= testRoundRobin.roundRobin();
            System.out.println(serverIp);
        }
    }
}

输出结果:

192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.1

加权轮询法

每个机器接受的连接数量按权重比例进行分配。

该算法是对普通轮询算法的改进,比如你可以设定:第三台机器的处理能力是第一台机器的两倍,那么负载均衡器会把两倍的连接数量分配给第3台机器,轮询可以将请求顺序按照权重分配到后端。

package com.monkeyjava.learn.basic.robin;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class TestWeight {
    private Integer index = 0;
    static Map<String, Integer> ipMap=new HashMap<String, Integer>(16);
    static {
        // 1.map, key-ip,value-权重
        ipMap.put("192.168.1.1", 1);
        ipMap.put("192.168.1.2", 2);
        ipMap.put("192.168.1.3", 4);

    }

    public List<String> getServerIpByWeight() {
        List<String> ips = new ArrayList<String>(32);
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : ipMap.entrySet()) {
            String ip = entry.getKey();
            Integer weight = entry.getValue();
            // 根据权重不同,放入list 中的数量等同于权重,轮询出的的次数等同于权重
            for (int ipCount =0; ipCount < weight; ipCount++) {
                ips.add(ip);
            }
        }
        return ips;
    }

    public String weightRobin(){
        List<String> ips = this.getServerIpByWeight();
        if (index >= ips.size()){
            index = 0;
        }
        String serverIp= ips.get(index);
        index ++;
        return  serverIp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestWeight testWeightRobin=new TestWeight();
        for (int i =0;i< 10 ;i++){
            String server=testWeightRobin.weightRobin();
            System.out.println(server);
        }
    }
}

输出结果:

192.168.1.1
192.168.1.3
192.168.1.3
192.168.1.3
192.168.1.3
192.168.1.2
192.168.1.2
192.168.1.1
192.168.1.3
192.168.1.3

加权随机法

获取带有权重的随机数字,随机这种东西,不能看绝对,只能看相对,我们不用index 控制下标进行轮询,只用random 进行随机取ip,即实现算法。

package com.monkeyjava.learn.basic.robin;

import java.util.*;

public class TestRandomWeight {

    static Map<String, Integer> ipMap=new HashMap<String, Integer>(16);
    static {
        // 1.map, key-ip,value-权重
        ipMap.put("192.168.1.1", 1);
        ipMap.put("192.168.1.2", 2);
        ipMap.put("192.168.1.3", 4);

    }

    public List<String> getServerIpByWeight() {
        List<String> ips = new ArrayList<String>(32);
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : ipMap.entrySet()) {
            String ip = entry.getKey();
            Integer weight = entry.getValue();
            // 根据权重不同,放入list 中的数量等同于权重,轮询出的的次数等同于权重
            for (int ipCount =0; ipCount < weight; ipCount++) {
                ips.add(ip);
            }
        }
        return ips;
    }

    public String randomWeightRobin(){
        List<String> ips = this.getServerIpByWeight();
        //循环随机数
        Random random=new Random();
        int index =random.nextInt(ips.size());
        String serverIp = ips.get(index);
        return  serverIp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestRandomWeight testRandomWeightRobin=new TestRandomWeight();
        for (int i =0;i< 10 ;i++){
            String server= testRandomWeightRobin.randomWeightRobin();
            System.out.println(server);
        }
    }
}

输出结果:

192.168.1.3
192.168.1.3
192.168.1.2
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.1
192.168.1.3
192.168.1.2
192.168.1.2
192.168.1.3

随机法

负载均衡方法随机的把负载分配到各个可用的服务器上,通过随机数生成算法选取一个服务器,这种实现算法最简单,随之调用次数增大,这种算法可以达到没台服务器的请求量接近于平均。

package com.monkeyjava.learn.basic.robin;

import com.google.common.collect.Lists;

import java.util.List;
import java.util.Random;

public class TestRandom {


    private List<String> ips = Lists.newArrayList("192.168.1.1", "192.168.1.2", "192.168.1.3");


    public String randomRobin(){
        //随机数
        Random random=new Random();
        int index =random.nextInt(ips.size());
        String serverIp= ips.get(index);
        return  serverIp;

    }

    public static void main(String[] args) {
        TestRandom testRandomdRobin =new TestRandom();
        for (int i=0;i< 10 ;i++){
            String serverIp= testRandomdRobin.randomRobin();
            System.out.println(serverIp);
        }
    }
}

输出结果:

192.168.1.3
192.168.1.3
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.1
192.168.1.3
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.3
192.168.1.2

IP_Hash算法

hash(ip)%N算法,通过一种散列算法把客户端来源IP根据散列取模算法将请求分配到不同的服务器上。

优点:保证了相同客户端IP地址将会被哈希到同一台后端服务器,直到后端服务器列表变更。根据此特性可以在服务消费者与服务提供者之间建立有状态的session会话。

缺点: 如果服务器进行了下线操作,源IP路由的服务器IP就会变成另外一台,如果服务器没有做session 共享话,会造成session丢失。

package com.monkeyjava.learn.basic.robin;

import com.google.common.collect.Lists;

import java.util.List;

public class TestIpHash {


    private List<String> ips = Lists.newArrayList("192.168.1.1", "192.168.1.2", "192.168.1.3");


    public String ipHashRobin(String clientIp){
        int hashCode=clientIp.hashCode();
        int serverListsize=ips.size();
        int index = hashCode%serverListsize;
        String serverIp= ips.get(index);
        return  serverIp;

    }

    public static void main(String[] args) {
        TestIpHash testIpHash =new TestIpHash();
        String servername= testIpHash.ipHashRobin("192.168.88.2");
        System.out.println(servername);
    }
}

输出结果:

192.168.1.3

 

 

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