87、负载均衡：轮询算法、最少连接算法、一致性哈希

说到负载均衡，我脑子里第一个蹦出来的场景，就是早年在一家电商公司做网关优化。那时候流量一大，单机扛不住，加机器吧，又不知道怎么分流量才合理。说白了，负载均衡就是解决「请求该发给谁」的问题。

今天咱们聊三种最经典的算法：轮询、最少连接、一致性哈希。这三种我都在生产环境里折腾过，各有各的脾气。你想想看，选错了算法，可能一半机器闲得发慌，另一半累到宕机。

轮询算法（Round Robin）

轮询是最朴素的算法。它把请求按顺序轮流发给每台服务器。就像打牌轮流发牌，谁也不多拿，谁也不少拿。

核心逻辑：维护一个计数器，每次请求过来，计数器加1，然后对服务器总数取模，得到目标服务器索引。

// 轮询算法核心代码
static int current_index = 0;

int get_next_server(int server_count) {
    int server = current_index % server_count;
    current_index++;
    return server;
}

我在项目中遇到过一个问题：如果某台服务器挂了，轮询还是会继续往它那里发请求。所以实际使用时，必须配合健康检查。嗯，这里要注意，轮询不考虑服务器当前负载，如果机器配置不一样，弱的机器容易先崩。

最少连接算法（Least Connections）

最少连接算法就聪明一点了。它会实时统计每台服务器当前的活跃连接数，新请求来了，直接扔给连接数最少的那台。

说白了，这就是「能者多劳」的思路。你想想看，如果一台机器已经扛了100个连接，另一台才扛10个，新请求当然给后者。

// 最少连接算法核心逻辑
typedef struct {
    int id;
    int active_connections;
} Server;

Server* get_least_connections(Server* servers, int count) {
    Server* best = &servers[0];
    for (int i = 1; i < count; i++) {
        if (servers[i].active_connections < best->active_connections) {
            best = &servers[i];
        }
    }
    return best;
}

我曾经踩过一个坑：连接数少不代表处理能力强。有的请求是长连接，占着茅坑不拉屎；有的请求是短连接，瞬间就完事。所以最少连接算法更适合处理时间差异大的场景，比如数据库连接池。

一致性哈希（Consistent Hashing）

一致性哈希就有点意思了。它不是为了均衡负载本身，而是为了解决「缓存失效」的问题。你想想看，如果后端服务器数量变了，普通哈希会导致大量缓存同时失效，所有请求瞬间打到数据库上——这就是所谓的「缓存雪崩」。

一致性哈希把服务器和请求都映射到一个环上。每个请求找它顺时针方向遇到的第一个服务器。这样，当增加或减少一台服务器时，只有环上相邻的一小部分请求需要重新分配。

// 一致性哈希简化实现（使用虚拟节点）
#define VIRTUAL_NODES 150

uint32_t hash(const char* key) {
    // 实际项目中用 MurmurHash 或 CityHash
    uint32_t h = 0;
    while (*key) {
        h = h * 31 + *key++;
    }
    return h;
}

int get_server(const char* key, uint32_t* ring, int ring_size) {
    uint32_t h = hash(key);
    // 二分查找第一个大于等于 h 的节点
    int idx = binary_search(ring, ring_size, h);
    return ring[idx % ring_size];
}

我个人习惯给每台物理服务器分配150个虚拟节点。为什么是150？因为太少会导致分布不均，太多又浪费内存。这个数字是我在压测时试出来的，你可以根据实际机器数量调整。

三种算法对比

核心逻辑流程图

下面这张图展示了三种算法的决策路径。我画的时候尽量简化了，方便你一眼看出区别。

实际项目中的选择建议

说实话，没有银弹。我在不同项目里用过不同的组合：

• 静态页面集群：轮询就够了。因为每个请求的处理时间几乎一样，没必要搞复杂。
• API网关：最少连接 + 超时熔断。因为不同API的响应时间差异很大，有的查数据库，有的读缓存。
• 分布式缓存：一致性哈希。这是必须的，否则加一台机器，整个缓存就废了。

嗯，今天就聊到这里。这三种算法你可以在自己的项目里试试，先从轮询开始，慢慢过渡到更复杂的方案。记住，没有最好的算法，只有最合适的。