面试题：高并发网络编程下的负载均衡策略与实现

常见负载均衡策略

轮询（Round Robin）
- 原理：将请求依次分配到各个服务器节点，不考虑服务器的性能差异。例如有服务器A、B、C，第一个请求分配到A，第二个到B，第三个到C，第四个又回到A，以此类推。
- 优点：算法简单，实现容易，能平均分配请求。
- 缺点：未考虑服务器性能，若各服务器性能不同，可能导致性能好的服务器资源未充分利用，性能差的服务器压力过大。
加权轮询（Weighted Round Robin）
- 原理：为每个服务器节点分配一个权重值，权重越高，被分配到请求的概率越大。比如服务器A权重为2，B权重为1，C权重为1，那么请求分配比例大致为A:B:C = 2:1:1 。
- 优点：考虑了服务器性能差异，性能好的服务器可分配到更多请求。
- 缺点：权重设置需要对服务器性能有准确评估，若设置不当，仍可能无法充分利用资源。
最小连接数（Least Connections）
- 原理：将新请求分配到当前连接数最少的服务器节点。因为连接数少意味着服务器负载相对较轻，能更好地处理新请求。
- 优点：动态反映服务器的负载状况，能将请求分配到负载较轻的服务器。
- 缺点：需要实时统计服务器的连接数，增加了系统开销，且可能导致新请求都集中到刚处理完大量请求的服务器，瞬间增加其负载。

使用Python实现简单负载均衡器（以轮询为例）

import socket

# 服务器列表
servers = [
    ('127.0.0.1', 8001),
    ('127.0.0.1', 8002),
    ('127.0.0.1', 8003)
]
server_index = 0


def get_server():
    global server_index
    server = servers[server_index]
    server_index = (server_index + 1) % len(servers)
    return server


def load_balancer():
    balancer_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    balancer_socket.bind(('127.0.0.1', 8080))
    balancer_socket.listen(5)

    while True:
        client_socket, client_addr = balancer_socket.accept()
        server_addr = get_server()
        server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        server_socket.connect(server_addr)

        while True:
            data = client_socket.recv(1024)
            if not data:
                break
            server_socket.sendall(data)
            response = server_socket.recv(1024)
            client_socket.sendall(response)

        client_socket.close()
        server_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    load_balancer()

实现过程中可能遇到的问题及解决方案

服务器健康检查
- 问题：若某个服务器出现故障，负载均衡器继续向其分配请求会导致请求失败。
- 解决方案：定期发送心跳包检测服务器状态，若一段时间内未收到响应，将该服务器从服务器列表中移除，待其恢复正常后再添加回来。
会话保持（Sticky Session）
- 问题：某些应用场景下，需要保证同一个客户端的所有请求都被分配到同一台服务器，如用户登录后，后续操作需在同一台服务器上进行以维持会话状态。
- 解决方案：可通过在客户端设置Cookie或根据源IP地址等方式实现会话保持。例如根据源IP地址，对相同IP的请求始终分配到同一台服务器。
性能瓶颈
- 问题：负载均衡器自身可能成为性能瓶颈，尤其是在高并发场景下。
- 解决方案：采用分布式负载均衡架构，部署多个负载均衡器，同时优化代码，提高负载均衡器的处理能力，如使用异步编程模型、优化网络I/O操作等。

星途面试题库

面试题：高并发网络编程下的负载均衡策略与实现

知识考点

面试题答案

常见负载均衡策略

使用Python实现简单负载均衡器（以轮询为例）

实现过程中可能遇到的问题及解决方案