BFE 的加权轮询算法：负载均衡的可靠支柱

2023-10-11 19:23:00

前言

在现代互联网应用中，负载均衡技术是保障服务稳定性和高可用的重要手段。它能够将用户流量合理分配到多个服务器上，避免单一服务器过载或宕机，从而提升服务的整体处理能力和容错能力。加权轮询算法是负载均衡领域应用广泛的一种算法，以其简单、有效、易于实现等优点备受青睐。

本文将以开源软件 BFE 为例，深入剖析加权轮询算法的原理、实现和应用。BFE 是百度自研的一款高性能、高可靠的负载均衡软件，其加权轮询算法在实际生产环境中得到了广泛应用，并为百度众多核心业务保驾护航。

加权轮询算法原理

加权轮询算法是一种简单的调度算法，它将服务器按照一定的权重进行排序，然后按照顺序依次选择服务器进行转发。服务器的权重可以根据其性能、负载情况或其他因素进行配置。权重较高的服务器被选择转发请求的概率就越高。

加权轮询算法的原理非常简单，易于理解和实现。其核心思想是将服务器的权重转化为一个环形结构，然后根据请求的哈希值确定请求应该被转发到哪个服务器。具体步骤如下：

将服务器按照权重进行排序，权重较高的服务器排在前面。
将服务器的权重累加，形成一个环形结构。
根据请求的哈希值在环形结构上定位，选择请求应该被转发到哪个服务器。

加权轮询算法实现

在 BFE 中，加权轮询算法的实现主要集中在 bfe_balance 模块中。该模块包含了加权轮询算法的核心逻辑，包括服务器权重的计算、环形结构的构建和请求的调度等。

// 计算服务器权重
func (b *BfeBalance) calcWeight() {
    b.totalWeight = 0
    for _, backend := range b.backends {
        if backend.CurState == BACKEND_ONLINE {
            b.totalWeight += backend.Weight
        }
    }
}

// 构建环形结构
func (b *BfeBalance) buildRing() {
    b.ring = make([]*BfeBackend, 0)
    for _, backend := range b.backends {
        if backend.CurState == BACKEND_ONLINE {
            for i := 0; i < backend.Weight; i++ {
                b.ring = append(b.ring, backend)
            }
        }
    }
}

// 请求调度
func (b *BfeBalance) doBalance(req *http.Request) *BfeBackend {
    // 计算请求的哈希值
    hashValue := Fnv32a(req.URL.String())

    // 在环形结构上定位
    index := hashValue % len(b.ring)

    // 选择服务器
    backend := b.ring[index]

    // 返回服务器
    return backend
}