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使用Golang實(shí)現(xiàn)加權(quán)負(fù)載均衡算法的實(shí)現(xiàn)代碼

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背景描述

如下圖所示,負(fù)載均衡做為反向代理,將請(qǐng)求方的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至后端的服務(wù)節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)服務(wù)的請(qǐng)求。

在nginx中可以通過upstream配置server時(shí),設(shè)置weight表示對(duì)應(yīng)server的權(quán)重。

若存在多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)時(shí),負(fù)載均衡如何通過服務(wù)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

如下詳細(xì)說明權(quán)重轉(zhuǎn)發(fā)算法的實(shí)現(xiàn)。

用三個(gè)后端服務(wù)節(jié)點(diǎn)為例說明

設(shè)置三個(gè)后端服務(wù)ServerA,ServerB和ServerC,它們的權(quán)重分布是 5,3,1

按照加權(quán)負(fù)載均衡算法,在一輪(5+3+1=9次)中ServerA占5次,ServerB占3次,ServerC占1次,從而實(shí)現(xiàn)均衡。

如下圖所示:

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,可以給每一個(gè)后端設(shè)置對(duì)應(yīng)的權(quán)重5,3,1

變量1:后端服務(wù)的權(quán)重 Weight

變量2:均衡器累計(jì)的總的有效權(quán)重EffectiveWeight

變量3:實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)后端服務(wù)的當(dāng)前權(quán)重 CurrentWeight

算法設(shè)計(jì)

第一步,向均衡器中增加后端服務(wù)標(biāo)識(shí)

  • 將三個(gè)后端服務(wù)標(biāo)識(shí)和權(quán)重Weight增加到負(fù)載均衡器列表中。
  • 每次增加后端服務(wù)時(shí),累計(jì)總的有效權(quán)重EffectiveWeight。

第二步,每次獲取一個(gè)后端服務(wù)標(biāo)識(shí)

  • 對(duì)均衡器中的所有后端服務(wù)增加自己的權(quán)重Weight,即(5,3,1),計(jì)算ABC三個(gè)服務(wù)的當(dāng)前權(quán)重。
  • 選擇當(dāng)前權(quán)重CurrentWeight最大的服務(wù),做為本次期望的后端服務(wù)。
  • 將期望的后端服務(wù)的當(dāng)前權(quán)重CurrentWeight減小總的權(quán)重EffectiveWeight,供下一輪使用。

如下是一個(gè)一輪(5+3+1=9次)獲取的權(quán)重變化表:

從這個(gè)表中可以看到后端服務(wù)輪詢的順序是 A B A C A B A B A,其中A出現(xiàn)了5次,B出現(xiàn)了3次,C出現(xiàn)了1次,滿足三個(gè)服務(wù)的權(quán)重Weight設(shè)置。

完成9次獲取后,ABC三個(gè)服務(wù)的權(quán)重都?xì)w0,因此下一輪的9次獲取也是均衡的,

算法實(shí)現(xiàn)

按照如上算法說明,使用Golang實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法如下

package weightroundrobin

import (
    "fmt"
    "strings"
)

// 每一個(gè)后端服務(wù)定義
type BackendServer struct {
    // 實(shí)例權(quán)重
    Weight int
    // 當(dāng)前的權(quán)重,初始為Weight
    currentWeight int
    // 后端服務(wù)名稱
    ServerName string
}

// 通過權(quán)重實(shí)現(xiàn)調(diào)用輪詢的定義
type WeightServerRoundRobin struct {
    // 所有有效的權(quán)重總和
    effectiveWeight int
    // 后端服務(wù)列表
    backendServerList []*BackendServer
}

// 創(chuàng)建一個(gè)負(fù)載輪詢器
func NewWeightServerRoundRobin() *WeightServerRoundRobin {
    return WeightServerRoundRobin{
        effectiveWeight: 0,
    }
}

// 增加后端服務(wù)名稱和權(quán)重
func (r *WeightServerRoundRobin) AddBackendServer(backendServer *BackendServer) {
    r.effectiveWeight += backendServer.Weight
    r.backendServerList = append(r.backendServerList, backendServer)
}

// 更具權(quán)重獲取一個(gè)后端服務(wù)名稱
func (r *WeightServerRoundRobin) GetBackendServer() *BackendServer {
    var expectBackendServer *BackendServer
    for _, backendServer := range r.backendServerList {
        // 給每個(gè)后端服務(wù)增加自身權(quán)重
        backendServer.currentWeight += backendServer.Weight
        if expectBackendServer == nil {
            expectBackendServer = backendServer
        }
        if backendServer.currentWeight > expectBackendServer.currentWeight {
            expectBackendServer = backendServer
        }
    }
    r.VisitBackendServerCurrentWeight()
    // 把選擇的后端服務(wù)權(quán)重減掉總權(quán)重
    expectBackendServer.currentWeight -= r.effectiveWeight
    return expectBackendServer
}

// 打印后端服務(wù)的當(dāng)前權(quán)重變化
func (r *WeightServerRoundRobin) VisitBackendServerCurrentWeight() {
    var serverListForLog []string
    for _, backendServer := range r.backendServerList {
        serverListForLog = append(serverListForLog,
            fmt.Sprintf("%v", backendServer.currentWeight))
    }
    fmt.Printf("(%v)\n", strings.Join(serverListForLog, ", "))
}

寫一個(gè)單測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證

package weightroundrobin

import (
    "fmt"
    "testing"
)

func TestNewWeightServerRoundRobin(t *testing.T) {
    weightServerRoundRobin := NewWeightServerRoundRobin()
    weightServerRoundRobin.AddBackendServer(BackendServer{
        ServerName: "ServerA",
        Weight: 5,
    })
    weightServerRoundRobin.AddBackendServer(BackendServer{
        ServerName: "ServerB",
        Weight: 3,
    })
    weightServerRoundRobin.AddBackendServer(BackendServer{
        ServerName: "ServerC",
        Weight: 1,
    })

    expectServerNameList := []string{
        "ServerA", "ServerB", "ServerA", "ServerC", "ServerA", "ServerB", "ServerA", "ServerB", "ServerA",
        //"ServerA", "ServerB", "ServerA", "ServerC", "ServerA", "ServerB", "ServerA", "ServerB", "ServerA",
    }
    fmt.Printf("(A, B, C)\n")
    for ii, expectServerName := range expectServerNameList {
        weightServerRoundRobin.VisitBackendServerCurrentWeight()
        backendServer := weightServerRoundRobin.GetBackendServer()
        if backendServer.ServerName != expectServerName {
            t.Errorf("%v.%v.expect:%v, actual:%v", t.Name(), ii, expectServerName, backendServer.ServerName)
            return
        }
    }
}

運(yùn)行單元測(cè)試,觀察運(yùn)行結(jié)果是否符合算法設(shè)計(jì)的預(yù)期

=== RUN   TestNewWeightServerRoundRobin
(A, B, C)
(0, 0, 0)
(5, 3, 1)
(-4, 3, 1)
(1, 6, 2)
(1, -3, 2)
(6, 0, 3)
(-3, 0, 3)
(2, 3, 4)
(2, 3, -5)
(7, 6, -4)
(-2, 6, -4)
(3, 9, -3)
(3, 0, -3)
(8, 3, -2)
(-1, 3, -2)
(4, 6, -1)
(4, -3, -1)
(9, 0, 0)
--- PASS: TestNewWeightServerRoundRobin (0.00s)
PASS

參考材料:

https://github.com/phusion/nginx/commit/27e94984486058d73157038f7950a0a36ecc6e35

到此這篇關(guān)于使用Golang實(shí)現(xiàn)加權(quán)負(fù)載均衡算法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang負(fù)載均衡算法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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