CN112015544A - 一种k8s集群的负载均衡方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种k8s集群的负载均衡方法、装置、设备及计算机可读存储介质，该方法包括：检测k8s集群中的目标服务；从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址；从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务；本发明利用预设IP地址池为k8s集群中的目标服务提供可用的IP地址；通过从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，使客户端通过目标服务对应的IP地址发送服务请求时，服务请求会发送到运行有目标服务的目标节点，使国产平台构建的k8s集群能够通过独立IP提供服务，从而实现高可用和负载均衡的能力。
Description
技术领域
本发明涉及云平台技术领域，特别涉及一种k8s集群的负载均衡方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
k8s(Kubernetes)是一个开源的用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效(powerful),Kubernetes提供了应用部署、规划、更新和维护的一种机制。
现有技术中，传统的k8s容器集群，依靠云厂商(如阿里和华为)提供loadbalancer provider(负载平衡器提供程序)的方式提供负载均衡类型的服务(Service)，可以通过独立的VIP(Virtual IP Address，虚拟IP地址)访问服务；然而国产平台构建的k8s集群(即k8s容器集群)没有这个能力，想要把服务暴露到集群外使用户能够访问，k8s集群只剩下提供两种方式：nodeport(一种集群的外部访问方式)和ingress(一种集群的外部访问方式)，而nodeport的方式需要指定端口才能访问服务，但是集群的端口有限；ingress的方式需要有自建域名解析服务，使得这两种方式对生产使用都有局限性，不能满足用户需求。
因此，如何使国产平台构建的k8s集群能够通过独立IP提供服务，从而实现高可用和负载均衡的能力，是现今急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种k8s集群的负载均衡方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以使国产平台构建的k8s集群能够通过独立IP提供服务，从而实现高可用和负载均衡的能力。
为解决上述技术问题，本发明提供一种k8s集群的负载均衡方法，包括：
检测k8s集群中的目标服务；其中，所述目标服务为所述k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，所述预设状态变化事件包括服务创建事件；
从预设IP地址池中选取每个所述目标服务各自对应的IP地址作为所述目标服务的外部地址；
从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点，以利用所述目标节点运行各自对应的目标服务。
可选的，所述检测k8s集群中的目标服务，包括：
主机监听k8s集群中的所述负载均衡类型的服务的状态变化事件；
若所述状态变化事件中存在所述预设状态变化事件，则将所述预设状态变化事件对应的服务作为所述目标服务；其中，所述预设状态变化事件还包括服务更新事件。
可选的，所述从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点，包括：
从全部所述节点中选择一个所述节点作为当前目标服务对应的目标节点；其中，选择的所述节点运行的服务数量不大于每个未选择的所述节点的服务数量。
可选的，所述从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点之后，还包括：
每个所述目标节点通过ARP协议广播各自对应的IP地址到交换机二层网络中，使每个所述目标节点接收向各自对应的IP地址访问的服务请求。
可选的，所述从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点之后，还包括：
在当前目标服务对应的目标节点失活后，从活动的节点中选择更新所述当前目标服务对应的目标节点，以利用更新后的当前目标服务对应的目标节点运行当前目标服务。
本发明还提供了一种k8s集群的负载均衡装置，包括：
检测模块，用于检测k8s集群中的目标服务；其中，所述目标服务为所述k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，所述预设状态变化事件包括服务创建事件；
IP选择模块，用于从预设IP地址池中选取每个所述目标服务各自对应的IP地址作为所述目标服务的外部地址；
节点选择模块，用于从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点，以利用所述目标节点运行各自对应的目标服务。
可选的，所述检测模块，包括：
事件监听子模块，用于监听k8s集群中的所述负载均衡类型的服务的状态变化事件；
服务确定子模块，用于若所述状态变化事件中存在所述预设状态变化事件，则将所述预设状态变化事件对应的服务作为所述目标服务；其中，所述预设状态变化事件还包括服务更新事件。
可选的，该装置还包括：
更新模块，用于在当前目标服务对应的目标节点失活后，从活动的节点中选择更新所述当前目标服务对应的目标节点，以利用更新后的当前目标服务对应的目标节点运行当前目标服务。
本发明还提供了一种k8s集群的负载均衡设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的k8s集群的负载均衡方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的k8s集群的负载均衡方法的步骤。
本发明所提供的一种k8s集群的负载均衡方法，包括：检测k8s集群中的目标服务；其中，目标服务为k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，预设状态变化事件包括服务创建事件；从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址；从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务；
可见，本发明通过从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址，利用预设IP地址池为k8s集群中的目标服务提供可用的IP地址；通过从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务，使客户端通过目标服务对应的IP地址发送服务请求时，服务请求会发送到运行有目标服务的目标节点，以提供相应的服务，使国产平台构建的k8s集群能够通过独立IP提供服务，从而实现高可用和负载均衡的能力。此外，本发明还提供了一种k8s集群的负载均衡装置、设备及计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种k8s集群的负载均衡方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的另一种k8s集群的负载均衡方法的流程示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种k8s集群的负载均衡装置的结构框图；
图4为本发明实施例所提供的一种k8s集群的负载均衡设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种k8s集群的负载均衡方法的流程图。该方法可以包括：
步骤101：检测k8s集群中的目标服务；其中，目标服务为k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，预设状态变化事件包括服务创建事件。
可以理解的是，本步骤中的目标服务可以为k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡(loadbalancer)类型的服务(Service)；其中，service是k8s集群中的一个重要概念，用于以集群内部(ClusterIP，虚拟IP)和集群外部(nodePort和loadbalancer)的方式暴露服务。也就是说，目标服务可以为负载均衡类型的服务且发生了预设状态变化事件。
具体的，对于预设状态变化事件的具体内容，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行自行设置，如预设状态变化事件可以包括创建负载均衡类型的服务的事件，即服务创建事件；预设状态变化事件还可以修改更新负载均衡类型的服务的事件，即服务更新事件，如修改负载均衡类型的服务的外部地址的时间；预设状态变化事件还可以包括负载均衡类型的服务的其他状态变化事件。本实施例对此不做任何限制。
需要说明的是，本步骤的目的可以为k8s集群中的主机(master)的处理器检测k8s集群中发生了预设状态变化事件的负载均衡类型的服务(即目标服务)。对于本步骤中检测k8s集群中的目标服务的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如主机可以监听k8s集群中的负载均衡类型的服务的状态变化事件；若状态变化事件中存在预设状态变化事件，则将预设状态变化事件对应的服务作为目标服务；其中，预设状态变化事件可以包括服务创建事件和服务更新事件。如图2所示，创建LB service(负载均衡类型的服务)后，k8s集群中的主机中的LB controller(负载均衡控制器)可以监听到负载均衡类型的服务的服务创建事件，从而将创建的LB service作为目标服务。只要主机可以检测到目标服务，本实施例对此不做任何限制。
步骤102：从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址。
其中，本步骤中的预设IP地址池可以为预设设置的包含有多个可用的IP地址的IP地址池，为负载均衡类型的服务提供可用的ip地址，如k8s集群中通过configmap(一种用于存储应用所需配置信息的资源类型)配置的IP地址池。
具体的，本步骤中主机的处理器可以从预设IP地址池中为每个目标服务选取一个各自对应的可用的IP地址作为目标服务的外部地址(exeternal ip)，如图2所示，运行有LBcontroller的主机可以在监听到负载均衡类型的服务的服务创建事件后，为该负载均衡类型的服务从预设IP地址池中选择一个IP地址作为该服务的VIP(虚拟IP地址)，即该服务的外部地址。
需要说明的是，对于本步骤中主机从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址的具体方式，可以由设计人员自行设置，如主机可以从预设IP地址池中选择一个当前未分配给其它目标服务的IP地址，并分配给当前目标服务，即从预设IP地址池中为每个目标服务分配各自对应的一个其它目标服务当前未使用的IP地址。本实施例对此不做任何限制。
步骤103：从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务。
可以理解的是，本步骤的目的可以为通过从k8s集群中活动的节点中选择每个目标服务各自对应的目标节点，使每个目标节点可以运行各自对应的目标服务，即访问目标服务对应的IP地址的服务请求会流向运行该目标服务的目标节点。
需要说明的是，本实施例是以k8s集群中的主机(如图2中设置有LB controller的master)从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点为例进行的展示，也可以由k8s集群的节点从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点为例进行的展示，如图2所示，每个节点(node1-node3)均设置有AP(Acess Provider，节点选择应答器)，节点运行AP监听到目标服务和该目标服务对应的IP地址后，可以从活动的节点中选择一个节点作为该目标服务对应的目标节点，即每个节点上安装有节点选择应答器，可以监听服务的状态变化。本实施例对此不做任何限制。
对应的，对于本步骤中从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点的具体方式，可以由设计人员自行设置，如可以按照节点中运行的服务数量从小到大的顺序，依次从全部节点中选择每个目标服务各自对应的目标节点；即从全部节点中选择一个节点作为当前目标服务对应的目标节点，其中，选择的节点运行的服务数量不大于每个未选择的节点的服务数量；也就是说，选择的当前目标服务对应的目标节点运行的服务数量不会比选择的节点的服务数量多，从而使k8s集群中活动的节点运行的服务数量更为均衡。也可以按照节点的空闲处理能力从大到小的顺序，依次从全部节点中选择每个目标服务各自对应的目标节点。本实施例对此不做任何限制。
具体的，本步骤还可以包括每个目标节点通过ARP协议广播各自对应的IP地址到交换机二层网络中的步骤，以使每个目标节点接收向各自对应的IP地址访问的服务请求。其中，APR(Address Resolution Protocol，即地址解析协议)用于根据IP地址获取MAC地址(即物理地址)；如主机发送信息时可以将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标IP地址的物理地址；收到返回消息后将该目标IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时可以直接查询ARP缓存以节约资源。如图2所示，本实施例中目标节点可以将包含有对应的IP地址的ARP请求广播到交换机(SWITCH)的二层网络中，使后续客户端访问该IP地址的服务请求会发送到该目标节点上，通过该目标节点提供对应的目标服务。
可以理解的是，本步骤之后还可以包括：在当前目标服务对应的目标节点失活后，从活动的节点中选择更新当前目标服务对应的目标节点，以利用更新后的当前目标服务对应的目标节点运行当前目标服务，从而解决单点故障，进一步满足高可用的要求。例如设置有节点选择应答器的当前目标节点在检测到自身失活或设置有节点选择应答器的其他节点在检测到当前目标节点失活后，可以告知主机，使主机重新选择当前目标节点运行的目标服务对应的目标节点，并通过新的目标节点广播arp请求，通过新的目标节点提供失活的当前目标节点运行的目标服务。如图2所示，每个节点设置节点选择应答器，通过SWIM协议维护集群中所有的活动节点，同时监听节点的变化事件(如失活)；其中，SWIM协议是可伸缩的弱一致性传染式进程组成员协议，用于在一个分布式系统中帮助这个系统中的每一个节点维护一个活跃节点的列表，同时当有节点加入、有意离开或失效时通知他们；也就是说，k8s集群中的节点可以利用SWIM协议监听到当前目标节点失活时，重新选择当前目标节点运行的目标服务对应的目标节点，并通过新的目标节点广播arp请求，通过新的目标节点提供失活的当前目标节点运行的目标服务。
本实施例中，本发明实施例通过从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址，利用预设IP地址池为k8s集群中的目标服务提供可用的IP地址；通过从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务，使客户端通过目标服务对应的IP地址发送服务请求时，服务请求会发送到运行有目标服务的目标节点，以提供相应的服务，使国产平台构建的k8s集群能够通过独立IP提供服务，从而实现高可用和负载均衡的能力。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种k8s集群的负载均衡装置的结构框图。该装置可以包括：
检测模块10，用于检测k8s集群中的目标服务；其中，目标服务为k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，预设状态变化事件包括服务创建事件；
IP选择模块20，用于从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址；
节点选择模块30，用于从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务。
可选的，检测模块10可以包括：
事件监听子模块，用于监听k8s集群中的负载均衡类型的服务的状态变化事件；
服务确定子模块，用于若状态变化事件中存在预设状态变化事件，则将预设状态变化事件对应的服务作为目标服务；其中，预设状态变化事件还包括服务更新事件。
可选的，节点选择模块30可以具体用于从全部节点中选择一个节点作为当前目标服务对应的目标节点；其中，选择的节点运行的服务数量不大于每个未选择的节点的服务数量。
可选的，该装置还可以包括：
控制模块，用于控制每个目标节点通过ARP协议广播各自对应的IP地址到交换机二层网络中，使每个目标节点接收向各自对应的IP地址访问的服务请求
可选的，该装置还可以包括：
更新模块，用于在当前目标服务对应的目标节点失活后，从活动的节点中选择更新当前目标服务对应的目标节点，以利用更新后的当前目标服务对应的目标节点运行当前目标服务。
本实施例中，本发明实施例通过IP选择模块20从预设IP地址池中选取每个目标服务各自对应的IP地址作为目标服务的外部地址，利用预设IP地址池为k8s集群中的目标服务提供可用的IP地址；通过节点选择模块30从k8s集群中活动的节点中选择目标服务各自对应的目标节点，以利用目标节点运行各自对应的目标服务，使客户端通过目标服务对应的IP地址发送服务请求时，服务请求会发送到运行有目标服务的目标节点，以提供相应的服务，使国产平台构建的k8s集群能够通过独立IP提供服务，从而实现高可用和负载均衡的能力。
请参考图4，图4为本发明实施例所提供的一种k8s集群的负载均衡设备的结构示意图。该设备1可以包括：
存储器11，用于存储计算机程序；处理器12，用于执行该计算机程序时实现如上述实施例所提供的k8s集群的负载均衡方法的步骤。
设备1可以包括存储器11、处理器12和总线13。
其中，存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，该可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是设备1的内部存储单元。存储器11在另一些实施例中也可以是设备1的外部存储设备，例如k8s集群的服务器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器11还可以既包括设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于设备1的应用软件及各类数据，例如：执行k8s集群的负载均衡方法的程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据，例如执行k8s集群的负载均衡方法的程序的代码等。
该总线13可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
进一步地，设备1还可以包括网络接口14，网络接口14可选的可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该设备1还可以包括用户接口15，用户接口15可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口15还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图4仅示出了具有组件11-15的设备1，本领域技术人员可以理解的是，图4示出的结构并不构成对设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
此外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所提供的k8s集群的负载均衡方法的步骤。
其中，该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种k8s集群的负载均衡方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种k8s集群的负载均衡方法，其特征在于，包括：
检测k8s集群中的目标服务；其中，所述目标服务为所述k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，所述预设状态变化事件包括服务创建事件；
从预设IP地址池中选取每个所述目标服务各自对应的IP地址作为所述目标服务的外部地址；
从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点，以利用所述目标节点运行各自对应的目标服务。
2.根据权利要求1所述的k8s集群的负载均衡方法，其特征在于，所述检测k8s集群中的目标服务，包括：
主机监听k8s集群中的所述负载均衡类型的服务的状态变化事件；
若所述状态变化事件中存在所述预设状态变化事件，则将所述预设状态变化事件对应的服务作为所述目标服务；其中，所述预设状态变化事件还包括服务更新事件。
3.根据权利要求1所述的k8s集群的负载均衡方法，其特征在于，所述从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点，包括：
从全部所述节点中选择一个所述节点作为当前目标服务对应的目标节点；其中，选择的所述节点运行的服务数量不大于每个未选择的所述节点的服务数量。
4.根据权利要求1所述的k8s集群的负载均衡方法，其特征在于，所述从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点之后，还包括：
每个所述目标节点通过ARP协议广播各自对应的IP地址到交换机二层网络中，使每个所述目标节点接收向各自对应的IP地址访问的服务请求。
5.根据权利要求1至4任一项所述的k8s集群的负载均衡方法，其特征在于，所述从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点之后，还包括：
在当前目标服务对应的目标节点失活后，从活动的节点中选择更新所述当前目标服务对应的目标节点，以利用更新后的当前目标服务对应的目标节点运行当前目标服务。
6.一种k8s集群的负载均衡装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测k8s集群中的目标服务；其中，所述目标服务为所述k8s集群中发生预设状态变化事件的负载均衡类型的服务，所述预设状态变化事件包括服务创建事件；
IP选择模块，用于从预设IP地址池中选取每个所述目标服务各自对应的IP地址作为所述目标服务的外部地址；
节点选择模块，用于从所述k8s集群中活动的节点中选择所述目标服务各自对应的目标节点，以利用所述目标节点运行各自对应的目标服务。
7.根据权利要求6所述的k8s集群的负载均衡装置，其特征在于，所述检测模块，包括：
事件监听子模块，用于监听k8s集群中的所述负载均衡类型的服务的状态变化事件；
服务确定子模块，用于若所述状态变化事件中存在所述预设状态变化事件，则将所述预设状态变化事件对应的服务作为所述目标服务；其中，所述预设状态变化事件还包括服务更新事件。
8.根据权利要求6或7所述的k8s集群的负载均衡装置，其特征在于，还包括：
更新模块，用于在当前目标服务对应的目标节点失活后，从活动的节点中选择更新所述当前目标服务对应的目标节点，以利用更新后的当前目标服务对应的目标节点运行当前目标服务。
9.一种k8s集群的负载均衡设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的k8s集群的负载均衡方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的k8s集群的负载均衡方法的步骤。
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