Nginx 负载均衡-加权轮询策略剖析.docx

nginx负载均衡策略之加权轮询分析
——lvyilong316

nginx做为方向代理时，能够为后端服务器提供负载均衡的功能，其中加权轮询策略使是其默认的负载均衡策略。

直观上就是将来自客户的请求按照每个服务器的权值进行负载均衡（权值大的服务器处理的请求也应该多）。那么对于每次客户的请求如何选取后端服务器才能确保这种均衡呢？nginx采用加权轮询策略时选取后端服务器的核心代码是ngx_http_upstream_get_peer函数(位于ngx_http_upstream_round_robin.c中)。下面对这段代码进行分析。
代码说明：
(1)peer[n].weight：后端服务器初始权重。
(2)peer[n].current_weight：后端服务器当前权重，初始情况等于peer[n].weight。
(3)peers->number：后端服务器的个数
(4)peers->peer[0]：一个数组的第一个元素，这个数组的每个元素对应一个后端服务器。
(5)一旦某个后端服务器n被选中后，会在其他处理函数中执行peer[n].current_weight--。
(6)代码18行乘以1000是为了避免浮点处理，所以直接报被除数放大1000倍，也就是间接把精度提升到小数点后三位，注意这里是权值的比较，因此把两边权值都放大1000倍并不会影响最终的比较结果。
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staticngx_uint_tngx_http_upstream_get_peer(ngx_http_upstream_rr_peers_t*peers)
{
ngx_uint_ti,n,reset=0;
ngx_http_upstream_rr_peer_t*peer;
peer=&peers->peer[0];//peer指向后端服务器列表

for(;;){
for(i=0;i<peers->number;i++){
if(peer[i].current_weight<=0){
continue;
}
n=i;//n为第一个current_weight大于0的服务器下标
while(i<peers->number-1){
i++;//i从n的下一个服务器开始遍历
if(peer[i].current_weight<=0){
continue;
}
if(peer[n].current_weight*1000/peer[i].current_weight
>peer[n].weight*1000/peer[i].weight)//选取后端服务器的关键
{
returnn;
}
n=i;
}
if(peer[i].current_weight>0){
n=i;
}
returnn;
}
if(reset++){//初始为0，所以第二次循环到此条件才成立，注意是后置自增。
return0;
}
for(i=0;i<peers->number;i++){
peer[i].current_weight=peer[i].weight;
}
}
}

分析:
18~19行代码是选取后端服务器的关键，那么这个条件是如何确保选取后端服务器负载均衡呢？
假设有三台后端服务器A、B、C，它们的权值分别为5、3、1。那么执行过程如下：
(1)第一次请求由于peer[n].current_weight=peer[n].weight&&peer[i].current_weight=peer[i].weight，所以代码18行的条件始终不成立。13行的while循环到i=2时退出。接着执行到25代码行条件成立，n=i=2，所以第一次选中服务器C，之后服务器C的current_weight--,当前权值变为0。
(2)第二次请求到来时，A、B、C的权值为5、3、0。代码执行到14行时，i=1，n=0，此时由于A和B的current_weight和weight相同，条件依然不成立，23行使n=i=1，然后i++变为2，但代码15行条件成立(C的current_weight为0),继续循环到13行代码不成立。此时跳出13行的while循环，执行到18行返回n=1，即选择服务器B。
(3)第三次请求到达时，A、B、C的权值为5、2、0。执行到代码14行时n=0，i=1，随后18行条件成立（peer[n].current_weight=5，peer[i].current_weight=2，peer[n].weight=5，peer[i].weight=3）,所以19行返回n=0，即选中服务器A。
(4)……
(5)随后请求处理类似，知道所有服务器current_weight都等于0。此时第8行的for循环跳出，执行第30行条件不成立，执行33行，再次将current_