什麼是負載平衡？

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這是一篇關於負載平衡的綜合文章，負載平衡是系統設計中的關鍵概念。

什麼是負載平衡？

負載平衡是現代 Web 架構的關鍵組成部分。它是指將傳入網路流量分佈在多個伺服器上的過程，以確保沒有單一伺服器承擔過多的需求。這種做法對於維護 Web 服務的高可用性和可靠性至關重要。

最初，當一家公司成立時，它可能只有一台伺服器來處理所有請求。然而，隨著公司的發展和客戶端請求數量的增加，單一伺服器可能不再足夠。為了解決這個問題，公司增加了更多伺服器來處理不斷增加的負載。但僅僅添加伺服器是不夠的 - 您需要一種在這些伺服器之間有效分配傳入請求的方法。這就是負載平衡發揮作用的地方。

負載平衡的目標是：

1. 最佳化資源利用
2. 最大化吞吐量
3. 最小化反應時間
4. 避免任何單一資源過載

負載平衡如何運作？

當實現負載平衡器時，它位於客戶端和伺服器之間。當請求進來時，負載平衡器會根據各種演算法將它們分發到可用伺服器上。一些常見的負載平衡演算法包括：

1. 循環：請求依序分發到每個伺服器。
2. 最少連接：新請求將發送到活動連接最少的伺服器。
3. IP 雜湊：客戶端的 IP 位址用於決定哪個伺服器接收請求。
4. 加權循環：容量較高的伺服器會收到更多請求。

一種先進的負載平衡技術是一致性雜湊。

什麼是一致性雜湊？

一致性雜湊是一種分散式雜湊方案，其操作獨立於分散式雜湊表中的伺服器或物件的數量。當從系統中新增或刪除伺服器時，它允許最小程度地重新分配密鑰。

在傳統雜湊表中，當伺服器數量發生變化時，大多數鍵都需要重新映射。這在伺服器頻繁出入的分散式系統中可能會出現問題。一致性雜湊透過確保新增或刪除伺服器時，僅需要重新映射一小部分金鑰來解決此問題。

其工作原理如下：

1. 伺服器和資料（金鑰）都被散列到固定的循環空間（通常稱為「環」）上。
2. 每個資料都會被分配到環上順時針最近的伺服器。
3. 當新增或刪除伺服器時，只需重新分配環上受影響部分的資料。

這種方法顯著減少了伺服器數量變化時需要移動的資料量，使其成為分散式快取系統和內容交付網路的理想選擇。

負載平衡器解決方案

雖然您可以實現自己的負載平衡演算法，但有許多現有的解決方案可用。一些流行的負載平衡器包括：

1. Google Cloud Load Balancing：面向所有流量的完全分散式、軟體定義的託管服務。
2. Amazon Elastic Load Balancing：自動在多個目標之間分配傳入應用程式流量。
3. Nginx：一個可以用來當作負載平衡器的開源軟體。我個人使用它。

這些負載平衡器提供健康檢查、SSL 終止和進階路由功能等功能。

結論

負載平衡是系統設計中的基本概念，可以有效分配網路流量。透過實施負載平衡，您可以確保高可用性、提高回應能力並創建更強大且可擴展的系統。無論您選擇實現自己的負載平衡演算法還是使用現有的解決方案，理解這些概念對於任何從事大型應用程式的系統架構師或開發人員都至關重要。 ”

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