袁文光
长沙商贸旅游职业技术学院
摘要：人们对网络需求增加，要求加快信息传播速度，且提高信息的可靠，使信息技术的功能得以充分发挥。随着网站访问负荷的增加，要使交互得以实现，提高网络的应用价值，就需要发挥负载均衡技术的作用，特别是在校园网络中，要使防火墙流量均衡分配，就要尽快解决链路出口不同网络之间的相互连接和信息互通，使校园网能够快速响应。本论文着重于研究负载均衡技术在计算机网络中的实践。
关键词：计算机网络；负载均衡技术；实践
随着计算机网络发展速度的不断加快，一项具有挑战性的任务摆在面前，即加大网络建设力度，还要做好技术维护服务。系统在运行的过程面对性能要求的增长需要予以满足，还要保证服务的性能良好，且具有较高的可靠性。所以，将高效的网络服务建立起来，对于保证校园网的安全可靠运行至关重要，应用负载均衡技术可以实现。
一、负载均衡技术
负载平衡技术将服务器与应用程序之间的通信量保持均衡状态，其是在当前的网络框架之上建立起来的，通过应用科学有效的技术对网络设备扩展，并对服务器的带宽进行扩展，使网络数据处理能力增强，网络可以灵活可用[1]。如果网络的负载过重，就会产生瓶颈，应用负载均衡技术，可以实现客户端和应用服务器的负载平衡，对于客户的不同需求予以满足。
其一，软件负载均衡和硬件负载均衡。负载均衡技术的应用中可以实现软件负载均衡和硬件负载均衡，其所具备的优点是维护环境的稳定性，配置上简单化，能够灵活操作，一般性的需要都能够满足。与软件相比较，硬件负载均衡拥有更加优越的性能，但是由于需要投入大量的资金，导致其发展受到影响。
其二，本地负载均衡和全局负载均衡。要实现本地负载均衡，需要将当前的设备以及服务器充分利用起来，将均衡策略灵活运用，合理分配数据流量，促使服务器的负担大大减少。如果需要升级当前的服务时，可以简单增加，不需要对网络框架予以改变。全局负载均衡是将服务器的站点设置到多个区域，用户使用一个域名就可以对最近的服务器进行访问，享受最快的访问速度，还可以避免产生网络拥挤的状况。
二、当前校园网所存在的问题
（一）校园网内部资源的速度慢
由于有校外用户，诸如联通、电信等访问校园网，导致内部资源速度慢，出现这种现象的主要原因是由于校园网服务器将教育网地址作为自己的地址，解析校内DNS域名的时候，为单一化的教育网地址转换协议，非教育网的用户要对校内资源予以访问，就需要通过教育网线路实现，但是教育网与公网治安的互联带宽存在局限性，就会导致瓶颈，访问的速度受到影响。
（二）出口链路的带宽严重不足
校内用户对公网的访问需求比较多，主要是访问多种综合业务，会出现并发连接的现象，将公网带宽占用，由此产生链路出现拥塞。
（三）各链路不能智能切换
由于各个链路逐渐无法智能切换，资源不能充分利用而导致浪费。如果应用传统的网络设备，比如，预先配置防火墙，从某条链路对外外访问，当路线确定下来之后，就要面对拥塞的问题，甚至链路产生故障，此时不能实现智能切换，就需要将最佳的路径选择出来，进行下一个环节的访问，链路负载不能分担，不能充分利用多条链路带宽，任何一条链路产生中断，网络都无法正常运作。
二、应用负载均衡技术的解决方案
应用负载均衡技术，可以采用多种算法解决问题，诸如轮询、DNS解析、动态就近性、静态就近性以及加权轮询等等，对于多链路网络环境中所存在的分担流量问题予以解决，多链路的带宽提高了利用率，由此可以降低通信链路的资金投入。为用户提供服务，对通信线路进行分配，使其可以选择最合适的通信线路，从而获得最佳访问体验。
另外，应用交付设备的时候，还可以将链路健康检查充分利用起来，合理使用会话保持技术，即便是某一条链路已经中断，访问链接服务依然可以提供，多条链路的充分利用，可以提高访问质量，由此在技术上全面支持用户访问[2]。
三、链路负载均衡原理
内网的用户对互联网资源进行访问的过程中，当用户的访问流量被接收之后，链路负载策略被预先设定之后，分配用户访问流量，向不同的互联网链路传递，能够有效地均衡流量负载，互联网链路带宽提高利用率，并应用源地址的网络地址转换协议，使数据包返回的时候，确保接收的过程中不会产生失误。采用相应的策略，促使其它的访问流量向运营商链路上分配。具体的应用中主要体现为如下几个方面：
其一，轮询。在一个队列放入所有网络链接，并按照顺序返回到用户队列中，具体的位置是下一个网络链接的互联网协议地址。其对多个运营商的互联网链路有良好的适应性，并且每个链路的带宽都存在一定的相似性。
其二，加权轮询。由于每个因特网链路都有不同的吞吐量，所以向每个链路分配的权重值都会有所不同。按照这个比率，数据用户请求轮询向每个链路分配。其对多个相同运营商的互联网链路有良好的适用性，但每个链路都有不同的带宽。
其三，加权最少连接。根据预先为每个链路设置的权重，在对新连接进行调度的过程中，每个链路已经建立连接数，尽可能与其权重成正比，比例最小的链路可以获得新的连接请求。每个链路有不同的带宽，不同用户发起的连接存储时间也不同。
其四，加权最小流量。根据为每个链路设置的权值，在新连接的调度过程中，每个链路的实时业务量都要与权值形成一定的比例，还要将新的连接请求向比例最低的链路分配。其对多个相同运营商的互联网链路有良好的适用性，但每个链路都有不同的带宽。
其五，静态就近性。将预先定义的静态最佳路径作为目标选择链路，也可以按照设备内置的全局网络地址转换协议确定目标互联网协议，选择相应的互联网服务提供商链路。其对于多个不同运营商的互联网链接都有适用性，入站接入流量即为服务流量。
其六，动态就近性。在进行链路选择的时候，考虑到数据传输过程中会产生时延性以及链路的实时负载，将最佳路径计算出来。其对于多个不同运营商的互联网链接都有适用性，入站接入流量即为服务流量。
其七，带宽比例。因为每个因特网链路都有不同的吞吐量，所以每个链路的带宽被看作权重。向每个链路中分配数据业务，对于同一运营商的多个互联网链路都有一定的适应性，但是链路之间有不同的带宽。
其八，哈希算法。基于本地DNS网络地址转换协议的hash算法，将访问的不同用户向不同的链路调度。它适合于具有多个Internet链接，并且需要确保来自相同用户的请求向相同的链接分发。
其九，主备。可以为网络设置主链路和备用链路，当主链接失败时，将发送用户的访问请求。备用链接上方的适用场景是，有多个Internet链接，这需要访问服务有一定的持久性。所有用户的请求都被安排在第一个有效且无故障的链路上，有多个互联网链接，它们对服务访问的响应延迟有较高的敏感度。
结束语：
通过上面的研究可以明确，在校园网运行的过程中，无论是采用软件方式，还是采用第四层交换机，都需要合理应用负载均衡技术，即便是第四层交换机的性能非常高，要发挥校园网的作用打造智慧校园，该技术是必不可少的。在对负载均衡方案进行设计的过程中，对于系统的性能要充分考虑，包括其可扩展性、容易管理性以及系统运行的灵活性以及安全可靠性等等，确保校园网提高运行质量和运行效率。
参考文献：
[1]董谦，马宇翔，李俊.边缘计算网络中面向负载均衡的调度机制[J].计算机应用研究，2020，037(3):856-859，867.
[2]史久根，徐皓，张径，等.软件定义网络中基于效率区间的负载均衡在线优化算法[J].电子与信息学报，2019，41(3):191-198.
基金项目：湖南省自然科学基金资助项目( 2020JJ7092)