CN109408241B - 负载均衡方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

负载均衡方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种负载均衡方法、装置、设备和存储介质，涉及网络通信领域。所述方法包括：基于哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方；确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；若否，则从所述本地请求方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求。本发明实施例通过为请求发起方配置服务方的访问权限，来保证请求方的访问速度不会超过服务方的最大承载能力。

Description

负载均衡方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及网络通信领域，尤其涉及一种负载均衡方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
负载均衡是指在网络通信中，当下游服务实例数量超过一台时，需要分割流量，以保证每台服务方能够承载来自上游的请求。在网络通信中，经常需要将符合某种特征的请求都集中到个别服务实例上。例如数据读取服务，当单机缓存无法存储全部数据时，我们会将数据按照身份标识进行分片以分布式方式缓存，以降低对后端存储服务(例如mysql)等的访问压力。
传统数据分片方案：利用哈希算法对请求分片。例如，将请求指定信息(例如消息体身份标识)做哈希算法，通过生成的值来决定访问的下游特定实例，常见的算法包括哈希取模和一致性哈希算法。但是这些方案很容易出现服务方热点问题，例如某个请求访问量突增，导致所有上游都会按照取模算法访问单服务方，造成该服务方被突增流量瞬间打垮。
发明内容
本发明实施例提供一种负载均衡方法、装置、设备和存储介质，通过为请求发起方配置服务方的访问权限，来保证请求方的访问速度不会超过服务方的最大承载能力。第一方面，本发明实施例提供了一种负载均衡方法，所述方法包括：
基于哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方；
确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
若否，则从所述本地请求方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求。
第二方面，本发明实施例提供了一种负载均衡装置，所述装置包括：
候选服务方确定模块，用于基于哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方；
权限确定模块，用于确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
目标服务方选择模块，用于从所述本地请求方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求。
第三方面，本发明实施例提供了一种负载均衡设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例中任一所述的负载均衡方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现本发明实施例中任一所述的负载均衡方法。
本发明通过为请求发起方配置服务方的访问权限，解决某个请求访问量突增造成该服务方被突增流量瞬间打垮的问题，实现保证请求方的访问速度不会超过服务方的最大承载能力的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种负载均衡方法的流程图；
图2是本发明实施例一提供的一种服务方环状排列顺序图；
图3为本发明实施例二提供的一种负载均衡装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的一种负载均衡设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种负载均衡方法的流程图。本实施例用于网络通信中，防止某个请求访问量突增造成该服务方被突增流量瞬间打垮的情况。该方法可以由本发明实施例提供的负载均衡装置来执行，该装置可以集成于用于网络通信的设备中。参见图1，该方法具体包括：
S101、基于哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方。
其中，哈希算法又叫散列算法，是将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值，与指纹一样，就是以较短的信息来保证文件的唯一性的标志，这种标志与文件的每一个字节都相关，而且难以找到逆向规律。可选的，根据待发送的目标请求中消息体指定字段关键词，例如身份标识、网络协议等，按照某个哈希算法，例如murmurhash、md5等，将目标请求映射到某个特定的服务方中。通过利用哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方，可使得相同哈希值的请求都映射到相同的服务方来保证一致性，并且通过请求中的哈希值来保证不同请求值落到不同的服务方上来保证不同服务器上的请求数是均匀的。
S102、确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；若是，则将所述候选服务方作为目标服务方；若否，继续执行S103。
为了避免某个请求访问量突增导致该请求都会映射到同一候选服务方，造成该候选服务器被突增流量瞬间打垮，本实施例中配置各服务方的最大上限负载，请求方可以通过确定服务方的访问量是否达到最大上限负载来确定是否具备访问服务方的权限。
可选的，服务方可以分别为各请求方配置最大上限负载，相应地请求方通过确定自身的访问量是否达到服务方针对自身的最大上限负载，来确定是否具备访问服务方的权限。
在本发明的一种实施方式中，S102可以包括：根据所述本地请求方中各服务方访问令牌生成器按照固定速率实时生成的各服务方访问令牌，确定是否有未使用的所述候选服务方的所述访问令牌；根据确定结果，确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限。可选的，各服务方访问令牌生成器的固定速率是所述各服务方的每秒查询率/总请求方数量。
具体的，假设有N个客户端，每个服务方中每秒可接受的每秒查询率是M，则每个客户端会以每秒M/N的速率均匀生成各服务方的访问令牌，当某个网络请求想要访问某个服务方时，会先确定是否有该服务方的未使用过的令牌，如果有，则消耗该服务方一个令牌，并向该服务方进行一次数据交互；如果没有，则该网络请求不能与该服务方进行数据交互。可选的，考虑服务方的令牌消耗完后会出现空档期，可设置一个缓冲值，作为所有服务方端令牌消耗完后的缓冲，例如，假设每个服务方能承载的最大极限性能为S，每个客户端访问服务方的每秒查询率不超过给定阈值M，假设总客户端数量为N，则S＝M*N+e，e为缓冲值。
S103、重新确定新的候选服务方，直至确定所述本地请求发起方具备访问权限的候选服务方，作为目标服务方。
若本地请求发起方不具备访问所述候选服务方的权限，则从本地请求方具备访问权限的服务方中选择目标服务方。
可选的，S103包括：按照预设的各服务方的排列顺序，将所述候选服务方的下一服务方作为新的候选服务方；重新确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；若否，则重新确定新的候选服务方，直至确定所述本地请求发起方具备访问权限的候选服务方，作为目标服务方。排列顺序包括序列式和环状式等，本实施例不做具体限定，为了更好地解释说明，以环状式为例，图2是一种服务方环状排列顺序图，所有服务方的32位哈希值在32位整数值域上构成一个环，数字1,2,3……,N-1,N表示环状序列的节点，11表示客户端，12表示节点1对应的远端服务方，13表示节点2对应的远端服务方，每个节点都对应一个远端服务方，这里不做详细描述。具体的，当某个网络请求的关键词落在某个节点内，它就被分流到对应的服务方上，当该服务方的令牌耗尽时，该网络请求就无法访问该服务方，那么就从该节点起，按照预设方向(包括顺时针方向和逆时针方向，本实施例以顺时针方向为例)寻找下一个节点，并重复S102，如果所述下一个节点有剩余令牌，则访问该节点，如果所述下一个节点没有剩余令牌，则继续按照预设方向寻找下一个节点，继续重复S102，直到寻找到有剩余的令牌节点为止，如果轮询完一圈后，发现没有节点剩余令牌，则随机选择一个远程服务方下发。通过确定各服务方的选择顺序，并按照固定的顺序来选择合适数量的服务方，不仅避免了请求都集中在某个服务方上，还能使热点请求落在最大能负载该请求的一个或多个若干服务方中，在保证一致性的前提下解决了热点问题。
本发明实施例提供的技术方案，通过在各个服务方设置令牌生成器，以一定速率产生令牌，当有剩余令牌时，对应的网络请求才有权限访问该服务方，并且按一定方式构造服务方顺序，当网络请求在对应的服务方无令牌时，则按顺序寻找下一个服务方，直到寻找到有剩余令牌的服务方为止。解决了某个请求访问量突增造成该服务方被突增流量瞬间打垮的问题，在保证均匀性和一致性的特性的前提下，一方面提高了单服务方的容错性，另一方面当请求量较大超过单服务方处理能力时，则自适应的用合适数量的服务方处理该批请求；并且由于对单服务方的设置了最大上限负载，保证所有客户端访问总速度不超过服务方最大承载能力。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种负载均衡装置的结构示意图，该装置可执行本发明任意实施例所提供的负载均衡方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图3所示，该装置可以包括：
候选服务方确定模块21，用于基于哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方；
权限确定模块22，用于确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
目标服务方选择模块23，用于从所述本地请求方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求。
在上述实施例的基础上，所述目标服务方选择模块23具体可以用于：按照预设的各服务方的排列顺序，将所述候选服务方的下一服务方作为新的候选服务方；调用所述权限确定模块22重新确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；若否，则重新确定新的候选服务方，直至确定所述本地请求发起方具备访问权限的候选服务方，作为目标服务方。
在上述实施例的基础上，所述权限确定模块22具体用于：根据所述本地请求方中各服务方访问令牌生成器按照固定速率实时生成的各服务方访问令牌，确定是否有未使用的所述候选服务方的所述访问令牌；根据确定结果，确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限。
可选的，各服务方访问令牌生成器的固定速率是所述各服务方的每秒查询率/总请求方数量。
上述实施例所述任务调度装置用于执行上述实施例所述任一的任务调度方法，其技术原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种负载均衡设备的结构示意图，如图4所示，该负载均衡设备包括处理器30、存储器31、输入装置32和输出装置33；负载均衡设备中处理器30的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器30为例；负载均衡设备中的处理器30、存储器31、输入装置32和输出装置33可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器31作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的负载均衡方法对应的程序指令/模块(例如，候选服务方确定模块21、权限确定模块22和目标服务方选择模块23)。处理器30通过运行存储在存储器31中的软件程序、指令以及模块，从而执行负载均衡设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的负载均衡方法。
存储器31可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器31可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器31可进一步包括相对于处理器30远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至负载均衡设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、设移动通信网及其组合。
输入装置32可用于接收网络请求信号。输出装置33可包括显示屏等显示设备。
实施例四
本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种负载均衡方法，该方法包括：
基于哈希算法确定待发送的目标请求的候选服务方；
确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
若否，则从所述本地请求方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的负载均衡方法中的相关操作.
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务方，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种负载均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
基于哈希算法，根据待发送的目标请求中消息体的字段关键词，将所述目标请求映射到特定的服务方，作为所述目标请求的候选服务方；
确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
若否，则从所述本地请求发起方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求；
其中，确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限，包括：
根据所述本地请求发起方中各服务方访问令牌生成器按照固定速率实时生成的各服务方访问令牌，确定是否有未使用的所述候选服务方的所述访问令牌；其中，所述固定速率是所述各服务方的每秒查询率/总请求方数量；
根据确定结果，确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述本地请求发起方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，包括：
按照预设的各服务方的排列顺序，将所述候选服务方的下一服务方作为新的候选服务方；
重新确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
若否，则重新确定新的候选服务方，直至确定所述本地请求发起方具备访问权限的候选服务方，作为目标服务方。
3.一种负载均衡装置，其特征在于，所述装置包括：
候选服务方确定模块，用于基于哈希算法，根据待发送的目标请求中消息体的字段关键词，将所述目标请求映射到特定的服务方，作为所述目标请求的候选服务方；
权限确定模块，用于确定本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
目标服务方选择模块，用于从所述本地请求发起方具备访问权限的服务方中选择目标服务方，并向所述目标服务方发送所述目标请求；
其中，所述权限确定模块具体用于：
根据所述本地请求发起方中各服务方访问令牌生成器按照固定速率实时生成的各服务方访问令牌，确定是否有未使用的所述候选服务方的所述访问令牌；其中，所述固定速率是所述各服务方的每秒查询率/总请求方数量；
根据确定结果，确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述目标服务方选择模块，具体用于：
按照预设的各服务方的排列顺序，将所述候选服务方的下一服务方作为新的候选服务方；
重新确定所述本地请求发起方是否具备访问所述候选服务方的权限；
若否，则重新确定新的候选服务方，直至确定所述本地请求发起方具备访问权限的候选服务方，作为目标服务方。
5.一种负载均衡设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-2中任一所述的负载均衡方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一所述的负载均衡方法。
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