出处: Java代码实现负载均衡五种算法
前言:
负载均衡是为了解决并发情况下,多个请求访问,把请求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。在用java代码编写这几种算法之前,先来了解一下负载均衡这个概念。
1.概念
负载,从字面意思可以分析,是指后端server可以承受的压力。这个一方面是服务器的性能,另一方面就是代码的质量了。
均衡,就是说把服务部署在多态server,如何调度这些资源。根据服务器性能不同,进行一个权衡。
当web访问量增加,服务器性能不同,更好的去利用服务器,我们需要负载均衡算法。
2.几种负载均衡算法简介
主要的负载均衡算法是图中这些,在代码实现之前,我们先简单回顾一下他们的概念。
轮询法:
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。
加权轮询法:
该算法中,每个机器接受的连接数量是按权重比例分配的。这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。加权轮询分为:简单的轮询、平滑的轮询。
什么是平滑的轮询,就是把每个不同的服务,平均分布。在Nginx源码中,实现了一种叫做平滑的加权轮询(smooth weighted round-robin balancing)的算法,它生成的序列更加均匀。5个请求现在分散开来,不再是连续的。
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。毕竟随机,,有效性受到了质疑。
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。
IP_Hash算法:
hash(object)%N算法,通过一种散列算法把请求分配到不同的服务器上。
3.Java代码实现负载均衡五种算法
1.轮询法:
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class TestRoundRobin {
// 1.定义map, key-ip,value-weight
static Map<String,Integer> ipMap=new HashMap<>();
static {
ipMap.put("192.168.13.1",1);
ipMap.put("192.168.13.2",1);
ipMap.put("192.168.13.3",1);
}
// Integer sum=0;
Integer pos = 0;
public String RoundRobin(){
Map<String,Integer> ipServerMap=new ConcurrentHashMap<>();
ipServerMap.putAll(ipMap);
// 2.取出来key,放到set中
Set<String> ipset=ipServerMap.keySet();
// 3.set放到list,要循环list取出
ArrayList<String> iplist=new ArrayList<String>();
iplist.addAll(ipset);
String serverName=null;
// 4.定义一个循环的值,如果大于set就从0开始
synchronized(pos){
if (pos>=ipset.size()){
pos=0;
}
serverName=iplist.get(pos);
//轮询+1
pos ++;
}
return serverName;
}
public static void main(String[] args) {
TestRoundRobin testRoundRobin=new TestRoundRobin();
for (int i=0;i<10;i++){
String serverIp=testRoundRobin.RoundRobin();
System.out.println(serverIp);
}
}
}
2.加权轮询法
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class TestWeightRobin {
// 1.map, key-ip,value-weight
static Map<String,Integer> ipMap=new HashMap<>();
static {
ipMap.put("192.168.13.1",1);
ipMap.put("192.168.13.2",2);
ipMap.put("192.168.13.3",4);
}
Integer pos=0;
public String WeightRobin(){
Map<String,Integer> ipServerMap=new ConcurrentHashMap<>();
ipServerMap.putAll(ipMap);
Set<String> ipSet=ipServerMap.keySet();
Iterator<String> ipIterator=ipSet.iterator();
//定义一个list放所有server
ArrayList<String> ipArrayList=new ArrayList<String>();
//循环set,根据set中的可以去得知map中的value,给list中添加对应数字的server数量
while (ipIterator.hasNext()){
String serverName=ipIterator.next();
Integer weight=ipServerMap.get(serverName);
for (int i = 0;i < weight ;i++){
ipArrayList.add(serverName);
}
}
String serverName=null;
if (pos>=ipArrayList.size()){
pos=0;
}
serverName=ipArrayList.get(pos);
//轮询+1
pos ++;
return serverName;
}
public static void main(String[] args) {
TestWeightRobin testWeightRobin=new TestWeightRobin();
for (int i =0;i<10;i++){
String server=testWeightRobin.WeightRobin();
System.out.println(server);
}
}
}
3.随机法:
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class TestRandom {
// 1.定义map, key-ip,value-weight
static Map<String,Integer> ipMap=new HashMap<>();
static {
ipMap.put("192.168.13.1",1);
ipMap.put("192.168.13.2",2);
ipMap.put("192.168.13.3",4);
}
public String Random() {
Map<String,Integer> ipServerMap=new ConcurrentHashMap<>();
ipServerMap.putAll(ipMap);
Set<String> ipSet=ipServerMap.keySet();
//定义一个list放所有server
ArrayList<String> ipArrayList=new ArrayList<String>();
ipArrayList.addAll(ipSet);
//循环随机数
Random random=new Random();
//随机数在list数量中取(1-list.size)
int pos=random.nextInt(ipArrayList.size());
String serverNameReturn= ipArrayList.get(pos);
return serverNameReturn;
}
public static void main(String[] args) {
TestRandom testRandom=new TestRandom();
for (int i =0;i<10;i++){
String server=testRandom.Random();
System.out.println(server);
}
}
}
4.加权随机:
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class TestRobinRandom {
// 1.定义map, key-ip,value-weight
static Map<String,Integer> ipMap=new HashMap<>();
static {
ipMap.put("192.168.13.1",1);
ipMap.put("192.168.13.2",2);
ipMap.put("192.168.13.3",4);
}
public String RobinRandom(){
Map<String,Integer> ipServerMap=new ConcurrentHashMap<>();
ipServerMap.putAll(ipMap);
Set<String> ipSet=ipServerMap.keySet();
Iterator<String> ipIterator=ipSet.iterator();
//定义一个list放所有server
ArrayList<String> ipArrayList=new ArrayList<String>();
//循环set,根据set中的可以去得知map中的value,给list中添加对应数字的server数量
while (ipIterator.hasNext()){
String serverName=ipIterator.next();
Integer weight=ipServerMap.get(serverName);
for (int i=0;i<weight;i++){
ipArrayList.add(serverName);
}
}
//循环随机数
Random random=new Random();
//随机数在list数量中取(1-list.size)
int pos=random.nextInt(ipArrayList.size());
String serverNameReturn= ipArrayList.get(pos);
return serverNameReturn;
}
public static void main(String[] args) {
TestRobinRandom testRobinRandom=new TestRobinRandom();
for (int i =0;i<10;i++){
String server=testRobinRandom.RobinRandom();
System.out.println(server);
}
}
}
5.IP_Hash算法:
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class ipHash {
// 1.定义map, key-ip,value-weight
static Map<String,Integer> ipMap=new HashMap<>();
static {
ipMap.put("192.168.13.1",1);
ipMap.put("192.168.13.2",2);
ipMap.put("192.168.13.3",4);
}
public String ipHash(String clientIP){
Map<String,Integer> ipServerMap=new ConcurrentHashMap<>();
ipServerMap.putAll(ipMap);
// 2.取出来key,放到set中
Set<String> ipset=ipServerMap.keySet();
// 3.set放到list,要循环list取出
ArrayList<String> iplist=new ArrayList<String>();
iplist.addAll(ipset);
//对ip的hashcode值取余数,每次都一样的
int hashCode=clientIP.hashCode();
int serverListsize=iplist.size();
int pos=hashCode%serverListsize;
return iplist.get(pos);
}
public static void main(String[] args) {
ipHash iphash=new ipHash();
String servername= iphash.ipHash("192.168.21.2");
System.out.println(servername);
}
}
来源:oschina
链接:https://my.oschina.net/u/4287236/blog/3227382