数据库负载均衡的原理
理解web服务器和数据库的负载均衡以及反向代理但是若该网站平均每秒的请求是200多次，那么问题就来了：这已经是最好的web服务器了，我该怎么办？同样的情景也适用于数据库。要解决这种问题，就需要了解“负载均衡”的原理了。
web服务器如何做负载均衡
为web服务器做负载均衡适用的的较多的方式是DNS重定向和反向代理，其他的方式原理也是很类似。
我们多次ping一下百度，会发现回复的IP会有所不同，例如第一次的结果为：
正在 Ping baidu.com [220.181.111.86] 具有 32 字节的数据:
来自 220.181.111.86 的回复: 字节=32 时间=27ms TTL=51
来自 220.181.111.86 的回复: 字节=32 时间=27ms TTL=51
来自 220.181.111.86 的回复: 字节=32 时间=27ms TTL=51
过一会再Ping一次，结果可能就变了：
正在 Ping baidu.com [220.181.111.85] 具有 32 字节的数据:
来自 220.181.111.85 的回复: 字节=32 时间=27ms TTL=51
来自 220.181.111.85 的回复: 字节=32 时间=27ms TTL=51
来自 220.181.111.85 的回复: 字节=32 时间=29ms TTL=51
使用nslookup命令可以看到多个ip与baidu.com对应。在这里用到的就是DNS重定向技术，原理很简单：DNS服务器保存某域名对应的多个IP，客户端发出DNS请求时DNS服务器根据算法将IP发回给客户端；发送回的一般是一个IP地址集合，但是每次的排序不同，第一次的第一个IP为201.11.11.1，第二次的第一个可能是201.11.11.2，客户端使用的是第一个IP——简单地说，就是客户端每次获取的域名的IP可能不同。不同的IP对应不同的web服务器，但是这些web服务器的内容应该是一样的。
我们从下图理解反向代理：
客户端向反向代理发送HTTP请求报文（若该网站有域名，域名的IP是反向代理服务器的外网IP），反向代理将请求报文随机发送给一个web服务器，web服务器将HTTP响应报文发送给反向代理，反向代理再将这报文返回给客户端。既然这样简单，我们就可以着手实现一个简单的反向代理。
在linux mint 15 下安装apache和nginx服务器，在apache的80端口的文档根目录下创建文件index.html，内容如下：
<html>
<head>
<title>index</title>
</head>
<body>
<h1>hello, i am apache</h1>
</body>
</html>
在nginx的8080端口的文档根目录下创建文件index.html，内容如下：
<html>
<head>
<title>index</title>
</head>
<body>
<h1>hello, i am nginx</h1>
</body>
</html>
创建源文件simple_reverse_proxy.py，内容如下：
#!/usr/bin/python
#-*-encoding:utf8-*-
'''
这是一个简单的反向代理服务器
'''
import BaseHTTPServer
import urllib2
HOST_NAME = '127.0.0.1'
PORT_NUMBER = 8081 #端口
SERVER_URL=('http://127.0.0.1:80','http://127.0.0.1:8080')
server_choice = 0
class MyHandler(BaseHTTPServer.BaseHTTPRequestHandler):
def do_GET(s):
"""response to a GET request"""
global server_choice
url = SERVER_URL[server_choice]
print url
server_choice = (server_choice + 1) % 2
headers = {'User-Agent': 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT)'}
try:
req = urllib2.Request(url, None, headers)
response = urllib2.urlopen(req)
html = response.read()
#print html
s.send_response(200);
s.send_header("Content-type", "text/html")
s.end_headers()
s.wfile.write(html)
except:
s.send_response(404);
s.send_header("Content-type", "text/html")
s.end_headers()
s.wfile.write('<h2>404</h2>')
if __name__ == '__main__':
server_class = BaseHTTPServer.HTTPServer
httpd = server_class((HOST_NAME, PORT_NUMBER), MyHandler)
try:
httpd.serve_forever()
except KeyboardInterrupt:
pass
httpd.server_close()
启动apache、nginx，并运行simple_reverse_proxy.py。我们在浏览器中打开http://127.0.0.1:8081，我们可以看到：
刷新一下可以看到：
而simple_reverse_proxy.py会有以下信息输出：
bash >> ./simple_reverse_proxy.py
http://127.0.0.1:80
127.0.0.1 - - [05/Sep/2013 19:25:02] "GET / HTTP/1.1" 200 -
http://127.0.0.1:8080
127.0.0.1 - - [05/Sep/2013 19:25:43] "GET / HTTP/1.1" 200 -
当然，开源世界里已经有很多优秀的反向代理服务器了，例如Nginx。
只要理解了反向代理的原理，更复杂的架构也容易去实现。
数据库的负载均衡
对于大型网站，一个数据库系统肯定会遇到无法负担大量的读请求、写请求的情况。那么我们怎么来通过负载均衡来实现高并发的读写请求呢？
这其中一个很好的方法就是读写分离：将原本针对一个数据库服务器的读写请求分成读请求和写请求，向一个（或者多个）数据库服务器发送写请求，向另外一个（或多个）服务器发送读请求，这可以明显的提高响应时间。不过其中有一个难点，就是必须保持多个数据库服务器中的数据是一致的，不用担心，很多数据库系统已经实现了这个功能。下面是一个架构示例：
上图中其实有一个写写冲突的问题，想象以下场景：
该系统用于存放某网站的用户注册信息，该网站不允许用户名相同，且以用户名为唯一主键，所以在单数据库架构中必须涉及到事务的处理。现在在这个负载均衡的数据库架构中，用户A要注册用户名为xiaoming，这个写请求分配给了db server 1；与此同时用户B同样注册用户名xiaoming，如果写请求分配给了db server1，就不会有问题发生，可是如果分配给db server 2呢？两个db server分别存放了不同用户的用户名相同的用户信息！解决的方法很简单，写请求的分配不能用随机算法，应该使用哈希映射，例如注册的用户名首字母为x时，写请求分配各 db server2，其他写请求一律分配给db server 1。
另外一个问题，这种架构为开发应用提供了很大的灵活性，就是这种架构不适用于某些ORM框架，解决方法就是在这个架构上再加上一层——“数据库代理”。例如对于MySQL，就有MySQL Proxy这样的解决方案。