做了“负载均衡”就可以随便加机器了吗？

前面的一篇分享《如何搭建应对亿级流量的高可用负载均衡?》相信大家看完后对负载均衡的应用有了一些了解。这篇主要为大家解答做了“负载均衡”是否能随便加机器。

下面这个场景不知是否在你面前出现过：

开发Z哥对运维Y弟喊：“Y弟，现在系统好卡，刚上了一波活动，赶紧帮我加几台机器上去顶一下。”

Y弟回复说：“没问题，分分钟搞定”。

然后就发现数据库的压力迅速上升，DBA就吼了：“Z哥，你丫的搞什么呢?数据库要被你弄垮了”。

然后客服那边接框也爆炸了，越来越多的用户说刚登陆后没多久，操作着就退出了，接着登陆，又退出了，到底还做不做生意了。

这些问题背后都是由于一个「Session丢失」问题导致的。

什么是Session丢失

相信Session对大部分Coder来说应该都知道。它是为了将同一个用户的多次访问在系统中被识别为“同一个用户”而产生的概念。除此之外，还可以基于它来减少重复往DB或者远程服务处获取与该用户相关的信息，以起到提升性能的作用。

在我们做了负载均衡的场景中，如果选择的负载策略是hash策略，那么会使得Session产生一个副作用，这个副作用就如上面举的案例那样，用户一旦由于某种原因从原先访问服务器A变成访问服务器B，就会出现“登陆状态丢失”、“缓存穿透”等问题。

为什么hash策略会出现这个问题呢?首先有必要先了解一下hash是如何进行的。hash策略就是下图这样的一个散列函数。在函数不变的情况下，A永远对应01，B对应04，C对应08。

以nginx中的ip_hash策略来举个例子。因为我们认为正常情况下用户的ip不会在短时间内发生变化。

所以当我们选择使用ip_hash策略进行负载均衡时，意味着期望同一个用户能够一直访问到同一台服务器上，就像下图这样：

如此一来，我们只需要在这一台服务器上将这个用户相关的信息缓存在进程内，就能起到非常高性价比的提升性能的效果。

这时，客户端与服务端之间的相当于建立了一个信任，相互认识。这个信任就是「Session」。

但是，当我们加了一台服务器之后，事情就发生变化了,图中的hash函数是最简单的随意举例。

这个时候我们原先的预期就被破坏了。因为用户与序号0节点的链接变成了与序号3的链接，所以产生了前面提到的「Session丢失」问题。

与此同时，在序号0节点上做的进程内缓存都无效了，而在序号3节点上又没有用户相关的任何缓存，导致大量数据需要从下游的DB或者远程服务处获取。

你要知道，一旦涉及到网络通信，性能必然明显下降，I/O、序列化都是耗时的工作。

更重要的是，一旦同时有大量用户产生这个情况，由于后端的DB和远程服务瞬时无法承载激增的高密度请求，可能会导致它挂起。

这还没完，如果当前程序没有一些故障隔离或者降级策略，还会进一步产生蝴蝶效应，导致整个大系统响应缓慢。可谓“一颗老鼠屎坏了一锅粥”。

Nginx如何来解决这个问题的

既然以nginx举例，还是从nginx开始聊。通过在nginx中引入nginx-sticky-module模块可以来解决这个问题。

可以看到，当client第一次进入到nginx匹配节点的时候，在给它分配一个节点的同时，会将这个节点的唯一标识进行md5后写入到cookie中一并返回。

如果下次再发起请求的时候发现带有这个cookie值，就直接转发到该值所对应的节点上去。这个机制被专业的称之为「Session保持」。

虽然可以利用cookie来解决这个问题，但是cookie也有一个潜在的问题，如果客户端未开启cookie功能，这个机制就失效了。不过好在目前主流浏览器都是默认打开cookie的。

题外话：nginx是2004年发布的，在nginx-sticky-module出现之前的7年间也是nginx相比竞品HAProxy最大的一个短板，因为HAProxy支持Session保持。

Session保持的其它方案

除了cookie之外，还有2种方式也可以最终达到类似的效果。分别被称为「Session复制」、「Session共享」。

Session复制

这是最简单粗暴的方式。根据第一节的案例来看，导致问题的原因是节点3没有用户的Session。

那么很容易想到，在节点3运行之前把Session相关的Cache数据复制过去呗。

并且在多个节点之间持续保证数据的同步，也就是说，每一台节点上都存在每个用户的Session数据。