Nginx輪詢算法底層實現的方法

2022-10-17 13:07| 查看: 1366 |來源: 互聯網

輪詢算法簡介在工作中很多人都使用到了nginx，對nginx得配置也是爛熟于心，今天我主要想介紹一下nginx輪詢算法得幾種底層實現方式。簡單輪詢算法這種算法 ...

輪詢算法簡介

在工作中很多人都使用到了nginx，對nginx得配置也是爛熟于心，今天我主要想介紹一下nginx輪詢算法得幾種底層實現方式。

簡單輪詢算法

這種算法比較簡單，舉個例子就是你有三臺服務器

第一臺服務器	192.168.1.1
第二臺服務器	192.168.1.2
第三臺服務器	192.168.1.3

第一個請求過來之后默認訪問第一臺，第二個請求過來訪問第二臺，第三次請求過來訪問第三臺，第四次請求過來訪問第一臺，以此類推。以下是我代碼實現簡單得算法：

public class SimplePolling {

  /**
   * key是ip
   */
  public static List
ipService = new LinkedList <>();
  static {
    ipService.add("192.168.1.1");
    ipService.add("192.168.1.2");
    ipService.add("192.168.1.3");
  }
  public static int pos = 0;
  public static String getIp(){
    if(pos >= ipService.size()){
      //防止索引越界
      pos = 0;
    }
    String ip = ipService.get(pos);
    pos ++;
    return ip;

  }

  public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      System.out.println(getIp());

    }
  }
}

模擬執行4次執行結果是

在這里插入圖片描述

此時如果我有一臺服務器性能比較好（比如192.168.1.1），我想讓這臺服務器處理多一點請求，此時就涉及到了權重得概率，這種算法就不能實現，請看我后面描述的輪詢升級版算法。

加權輪詢算法

此時我需要把我前面3臺服務器都設置權重，比如第一臺設置5，第二臺設置1，第三臺設置1

第一臺服務器	192.168.1.1	5
第二臺服務器	192.168.1.2	1
第三臺服務器	192.168.1.3	1

此時前5個請求都會訪問到第一臺服務器，第六個請求會訪問到第二臺服務器，第七個請求會訪問到第三臺服務器。

以下是我給出的代碼案例：

public class WeightPolling {

  /**
   * key是ip,value是權重
   */
  public static Map
ipService = new LinkedHashMap<>();
  static {
    ipService.put("192.168.1.1", 5);
    ipService.put("192.168.1.2", 1);
    ipService.put("192.168.1.3", 1);
  }
  public static int requestId = 0;
  public static int getAndIncrement() {
    return requestId++;
  }

  public static String getIp(){
    //獲取總的權重
    int totalWeight =0;
    for (Integer value : ipService.values()) {
      totalWeight+= value;
    }
    //獲取當前輪詢的值
    int andIncrement = getAndIncrement();
    int pos = andIncrement% totalWeight;
    for (String ip : ipService.keySet()) {
      if(pos < ipService.get(ip)){
        return ip;
      }
      pos -= ipService.get(ip);
    }
    return null;
  }

  public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
      System.out.println(getIp());
    }
  }

}

此時運行結果是

在這里插入圖片描述

可以看的第一臺服務器執行了5次，后面2臺依次執行一次，依次類推。可能你覺得這種算法還不錯。其實這種算法有一個缺點是，如果我第一臺服務器設置權重過大可能我需要很多次請求都執行到第一臺服務器上去，這樣的情況分布是不均勻的，會造成某一臺服務器壓力過大導致崩潰。所以我后面要引入第三種算法來解決這個問題

平滑加權輪詢算法

這種算法可能比較復雜，我第一次看也有點不太明白，后面看過相關資料在結合我自己的理解給大家圖文解釋一下，這里我舉例的服務器配置和權重還是和上面一樣

請求	當前權重 = 自身權重+選中后當前權重	總權重	當前最大權重	返回的ip	選中后當前權重=當前最大權重-總權重
1	{5,1,1}	7	5	192.168.1.1	{-2,1,1}
2	{3,2,2}	7	3	192.168.1.1	{-4,2,2}
3	{1,3,3}	7	3	192.168.1.2	{1,-4,3}
4	{6,-3,4}	7	6	192.168.1.1	{-1,-3,4}
5	{4,-2,5}	7	5	192.168.1.3	{4,-2,-2}
6	{9,-1,-1}	7	9	192.168.1.1	{2,-1,-1}
7	{7,0,0}	7	7	192.168.1.1	{0,0,0}

由上圖可以看出第一臺服務器雖然權重設置的是5，但并不是第五次請求過來都是第一臺服務器執行，而是分散執行，調度序列是非常均勻的，且第 7 次調度時選中后當前權重又回到 {0, 0, 0}，實例的狀態同初始狀態一致，所以后續可以一直重復調度操作。

可能有的人還不能清楚的明白上一張圖表示的含義，我這里大概描述一下：

1.首先總權重不會變，默認就是當前設置的權重之和

2.在第一次請求進來的時候我默認初始化當前權重選中值是{0,0,0},所以當前權重的值就是{5+0,1+0,1+0},這里的5,1,1就是我們前面每臺服務器設置的權重。

3.這里我們可以得出第一次請求過來的最大權重是5。然后返回第一臺服務器ip

4.然后我們設置選中后當前權重，這里就是當前最大權重減去總權重(5-7)，沒有選中的權重不變，這時候得到當前權重選中權重的值{5-7,1,1}

5.在第二次請求過來的時候我們延續上面的2,3,4步驟執行.

如果這里還有不懂得我下面會提供我自己用java代碼實現的算法：

public class Polling {

  /**
   * key是ip,value是權重
   */
  public static Map
ipService = new LinkedHashMap <>();
  static {
    ipService.put("192.168.1.1",5);
    ipService.put("192.168.1.2",1);
    ipService.put("192.168.1.3",1);
  }
  private static Map
weightMap = new LinkedHashMap <>();

  public static String getIp(){
    //計算總的權重
     int totalWeight = 0;
    for (Integer value : ipService.values()) {
      totalWeight+=value;
    }
    //首先判斷weightMap是否為空
    if(weightMap.isEmpty()){
      ipService.forEach((ip,weight)->{
        Weight weights = new Weight(ip, weight,0);
        weightMap.put(ip,weights);
      });
    }
    //給map中得對象設置當前權重
    weightMap.forEach((ip,weight)->{
      weight.setCurrentWeight(weight.getWeight() + weight.getCurrentWeight());
    });

    //判斷最大權重是否大于當前權重,如果為空或者小于當前權重，則把當前權重賦值給最大權重
    Weight maxWeight = null;
    for (Weight weight : weightMap.values()) {
      if(maxWeight ==null || weight.getCurrentWeight() > maxWeight.getCurrentWeight()){
        maxWeight = weight;
      }
    }
    //最后把當前最大權重減去總的權重
    maxWeight.setCurrentWeight(maxWeight.getCurrentWeight() - totalWeight);
    //返回
    return maxWeight.getIp();
  }

  public static void main(String[] args) {
    //模擬輪詢7次取ip
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
      System.out.println(getIp());
    }
  }

}

class Weight{
  /**
   * ip
   */
  private String ip;
  /**
   * 設置得權重
   */
  private int weight;
  /**
   * 當前權重
   */
  private int currentWeight;

  public Weight(String ip, int weight,int currentWeight) {
    this.ip = ip;
    this.weight = weight;
    this.currentWeight = currentWeight;
  }

  public String getIp() {
    return ip;
  }

  public void setIp(String ip) {
    this.ip = ip;
  }

  public int getWeight() {
    return weight;
  }

  public void setWeight(int weight) {
    this.weight = weight;
  }

  public int getCurrentWeight() {
    return currentWeight;
  }

  public void setCurrentWeight(int currentWeight) {
    this.currentWeight = currentWeight;
  }
}

這里代碼得執行結果是：

在這里插入圖片描述

可以看出此處執行結果和表格里描述得結果一致。

總結

可能第三種算法理解起來有點復雜，如果看不懂圖表得意思可以先執行下代碼，debugger一步步調試后還是很好理解。

以上Nginx輪詢算法底層實現的方法就是小編為大家收集整理的全部內容了，希望對大家有所幫助。如果您喜歡這篇文章，可以收藏或分享給您的小伙伴們吧！歡迎持續關注我們的后續更新。

本文最后更新于 2022-10-17 13:07，某些文章具有時效性，若有錯誤或已失效，請在網站留言或聯系站長：17tui@17tui.com

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