几种负载均衡的算法原理及代码实现

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导读	轮询算法：将接收到的请求依次转发到后端服务器上，它均衡对待（一视同仁）所有服务器，而不关心当前服务器实际连接数及当前系统负载。

轮询算法：将接收到的请求依次转发到后端服务器上，它均衡对待（一视同仁）所有服务器，而不关心当前服务器实际连接数及当前系统负载。这里实现一个简单的轮询系统：

public class RoundRobin { 
       static Integer  position = 0; 
       public static List initServerList() {List servers = new ArrayList(); 
           servers.add("192.168.10.00"); 
           servers.add("192.168.10.01"); 
           servers.add("192.168.10.02"); 
           servers.add("192.168.10.03"); 
           servers.add("192.168.10.04"); 
           servers.add("192.168.10.05"); 
           servers.add("192.168.10.06"); 
           return servers; 
       } 
       public static String getServerUrl() { 
           // 新建立一个 List 赋值，避免服务器上下线导致的并发问题 
           List serverList = new ArrayList(); 
           serverList.addAll(initServerList()); 
           String server = null; 
           synchronized (position){if(position >= serverList.size()) {position = 0;} 
               server = serverList.get(position); 
               position ++; 
           } 
           return server; 
       } 
       public static void main(String[] args) {while (true){System.out.println(getServerUrl()); 
           } 
       } 
    }

在实际生产环境中，我们还得考虑诸多因素，比如：
几种负载均衡的算法原理及代码实现
新增服务器 ip 如何处理？这个比较简单，直接添加到 initServerList() 即可。

出现服务宕机怎么办？比如 192.168.10.01 所在服务器挂掉了，请求被转发给它，就会报错。这时，需要服务的消费者考虑容错处理，在这种情况下，比如再发一次请求，那就会被转发到 192.168.10.02 机器上，正常。该方法最大缺点是引用了悲观锁 synchronized，影响系统的并发性能。

每台机器的配置不一样，有单核 CPU，2G 内存，有 8 核 CPU，32G 内存。这种情形下，使用上述轮询，那就不公平了，对弱配置机器，压力很大。这个，我们可以引入

加权轮询：每台服务器，给一个权重值，权值高的，多分配点儿请求，权值少的，少分配点儿请求，。实现思路也很简单，根据权值，重新构建服务列表，然后再轮询。上个图示：

如下是代码实现：

public class WeightRoundRobin { 
       static Integer  position = 0; 
       public static Map initServicesMap() {Map servicesMap = new HashMap(); 
           servicesMap.put("192.168.10.00", 1); 
           servicesMap.put("192.168.10.02", 3); 
           servicesMap.put("192.168.10.03", 3); 
           servicesMap.put("192.168.10.04", 5); 
           servicesMap.put("192.168.10.05", 5); 
           servicesMap.put("192.168.10.06", 5); 
           return servicesMap; 
       } 
       public static String getServerUrl() { 
           // 新建立一个 List 赋值，避免服务器上下线导致的并发问题 
           Map initMap = new HashMap(); 
           initMap = initServicesMap(); 
           Set servicesSet = new HashSet(); 
           servicesSet.addAll(initMap.keySet()); 
           Iterator servicesIterator = servicesSet.iterator(); 
           List servicesList = new ArrayList(); 
           while (servicesIterator.hasNext()) {String server = servicesIterator.next(); 
               Integer weight = initMap.get(server); 
               if(weight > 0) {for(int i=0; i= servicesList.size()) {position = 0;} 
               server = servicesList.get(position); 
               position ++; 
           } 
           return server; 
       } 
       public static void main(String[] args) {while (true){System.out.println(getServerUrl()); 
           } 
       } 
    }

随机算法:

顾名思义：现有 N 个服务器 ip 地址，请求来了后，随机转发到某个服务器上。从概率的角度来说，随着请求数的增多，最终每台服务器分配到的请求，近似于均等。这就比轮询算法少了个悲观锁，并发性能上，有了极大的提升。

实现也很简单：

如下：

public class RandomDemo {public static List initServerList() {List servers = new ArrayList(); 
           servers.add("192.168.10.00"); 
           servers.add("192.168.10.01"); 
           servers.add("192.168.10.02"); 
           servers.add("192.168.10.03"); 
           servers.add("192.168.10.04"); 
           servers.add("192.168.10.05"); 
           servers.add("192.168.10.06"); 
           return servers; 
       } 
       public static String getServerUrl() { 
           // 新建立一个 List 赋值，避免服务器上下线导致的并发问题 
           List serverList = new ArrayList(); 
           serverList.addAll(initServerList()); 
           int position = new Random().nextInt(serverList.size()); 
           return serverList.get(position); 
       } 
       public static void main(String[] args) {while (true) {System.out.println(getServerUrl()); 
           } 
       } 
    }

但他也有与简单轮询算法一样的问题：

对于不同性能的服务器，依旧一视同仁，那其实是不公平的。低配置，应该少分点请求嘛。

这就有了

加权随机算法，其实现思想同加权轮询算法一样，给不同配置的服务器，配置不同的权重值。代码实现也同加权轮询思路一样，构建出符合权重值的服务集合后，再进行随机选取，这里就不写了，留给大家自己去写吧。

源地址哈希（hashCode）法：根据客户端的请求 ip，通过哈希计算，得到一个数值，随后与服务器列表个数，进行取模计算，得到该请求访问服务器列表的序号。该方法，有个好处是，当服务器列表不变时，某个客户端，会始终访问某一个固定的服务器，这样就可以构建一个客户端 – 服务器之间，有状态的 session。

代码实现：

public class HashDemo {public static List initServerList() {List servers = new ArrayList();  
           servers.add("192.168.10.00");  
           servers.add("192.168.10.01");  
           servers.add("192.168.10.02");  
           servers.add("192.168.10.03");  
           servers.add("192.168.10.04");  
           servers.add("192.168.10.05");  
           servers.add("192.168.10.06");  
           return servers;  
       }  
       public static String getServerUrl() {  
           // 新建立一个 List 赋值，避免服务器上下线导致的并发问题  
           List serverList = new ArrayList();  
           serverList.addAll(initServerList());  
           int requestIpHashCode = "192.168.10.06.109".hashCode();  
           int position = requestIpHashCode % serverList.size();  
           return serverList.get(position);  
       }  
       public static void main(String[] args) {while (true) {System.out.println(getServerUrl());  
           }  
       }  
    }