在单一的服务器上执行WEB应用程序有一些重大的问题，当网站成功建成并开始接受大量请求时，单一服务器终究无法满足需要处理的负荷量，所以就有点显得有 点力不从心了。另外一个常见的问题是会产生单点故障，如果该服务器坏掉，那么网站就立刻无法运作了。不论是因为要有较佳的扩充性还是容错能力，我们都会想 在一台以上的服务器计算机上执行WEB应用程序。所以，这时候我们就需要用到集群这一门技术了。

在进入集群系统架构探讨之前，先定义一些专门术语：

1. 集群(Cluster)：是一组独立的计算机系统构成一个松耦合的多处理器系统，它们之间通过网络实现进程间的通信。应用程序可以通过网络共享内存进行消息传送，实现分布式计算机。

2. 负载均衡(Load Balance)：先得从集群讲起，集群就是一组连在一起的计算机，从外部看它是一个系统，各节点可以是不同的操作系统或不同硬件构成的计算机。如一个提供Web服务的集群，对外界来看是一个大Web服务器。不过集群的节点也可以单独提供服务。

3. 特点：在现有网络结构之上，负载均衡提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。集群系统(Cluster)主要解决下面几个问题： 
高可靠性（HA）：利用集群管理软件，当主服务器故障时，备份服务器能够自动接管主服务器的工作，并及时切换过去，以实现对用户的不间断服务。 
高性能计算（HP）：即充分利用集群中的每一台计算机的资源，实现复杂运算的并行处理，通常用于科学计算领域，比如基因分析，化学分析等。 
负载平衡：即把负载压力根据某种算法合理分配到集群中的每一台计算机上，以减轻主服务器的压力，降低对主服务器的硬件和软件要求。

总体来说，在负载均衡的思路下，多台服务器为对等方式，每台服务器都具有同等的地位，可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。通过负载分担技术，将外部发送来的请求按一定规则分配到对称结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器都独立回应客户机的请求。

提供服务的一组服务器组成了一个应用服务器集群(cluster)，集群下的对等多机环境可以增加系统的并发处理能力，和单台机器出现故障系统的错误冗余能力；同时实现了负载均衡和系统高可靠性。

一、需求分析(常用负载均衡技术)

1. 基于DNS的负载均衡

通过DNS服务中的随机名字解析来实现负载均衡，在DNS服务器中，可以为多个不同的地址配置同一个名字，而最终查询这个名字的客户机将在解析这个名字时 得到其中一个地址。因此，对于同一个名字，不同的客户机会得到不同的地址，他们也就访问不同地址上的Web服务器，从而达到负载均衡的目的。

2. 反向代理负载均衡 （如Apache+JK2+Tomcat这种组合）

使用代理服务器可以将请求转发给内部的Web服务器，让代理服务器将请求均匀地转发给多台内部Web服务器之一上，从而达到负载均衡的目的。这种代理方式 与普通的代理方式有所不同，标准代理方式是客户使用代理访问多个外部Web服务器，而这种代理方式是多个客户使用它访问内部Web服务器，因此也被称为反 向代理模式。

3. 基于NAT（Network Address Translation）的负载均衡技术 （如Linux Virtual Server，简称LVS）

网络地址转换为在内部地址和外部地址之间进行转换，以便具备内部地址的计算机能访问外部网络，而当外部网络中的计算机访问地址转换网关拥有的某一外部地址 时，地址转换网关能将其转发到一个映射的内部地址上。因此如果地址转换网关能将每个连接均匀转换为不同的内部服务器地址，此后外部网络中的计算机就各自与 自己转换得到的地址上服务器进行通信，从而达到负载分担的目的。

二、集群原理

三、实现步骤

1.传统的web项目可以在多个tomcat里面配置redis，将session存在同一个redis,从而达到session共享的目的，springboot项目我们采用的是redis共享session,在spring boot的文档中，告诉我们添加@EnableRedisHttpSession来开启spring session支持，配置如下

@Configuration  
@EnableRedisHttpSession  
public class RedisSessionConfig {  
}

2.而@EnableRedisHttpSession这个注解是由spring-session-data-redis提供的，所以在pom.xml文件中添加：

<dependency>  
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>  
        <artifactId>spring-boot-starter-redis</artifactId>  
</dependency>  
<dependency>  
        <groupId>org.springframework.session</groupId>  
        <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>  
</dependency>

3.接下来，则需要在application.properties中配置redis服务器的位置了，在这里，我们就用本机：

spring.redis.host=localhost  
spring.redis.port=6379

4.这样以来，最简单的spring boot + redis实现session共享就完成了，下面进行下测试。

首先我们开启两个tomcat服务，端口分别为7070和7071，在application.properties中进行设置

server.port=7070

5.接下来定义一个Controller： 

@RestController  
@RequestMapping(value = "/admin/v1")  
public class QuickRun {  
    @RequestMapping(value = "/first", method = RequestMethod.GET)  
    public Map<String, Object> firstResp (HttpServletRequest request){  
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();  
        request.getSession().setAttribute("request Url", request.getRequestURL());  
        map.put("request Url", request.getRequestURL());  
        return map;  
    }  
  
    @RequestMapping(value = "/sessions", method = RequestMethod.GET)  
    public Object sessions (HttpServletRequest request){  
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();  
        map.put("sessionId", request.getSession().getId());  
        map.put("message", request.getSession().getAttribute("map"));  
        return map;  
    }  
}

6.启动之后进行访问测试，首先访问7070端口的tomcat

可以看到同一个浏览器访问两个不同端口的session是一样的，接下来我们只要使用nginx负载均衡技术，就可以实现双机热备了。

五、项目结构图

六、小结

redis集群做主从复制，利用redis数据库的最终一致性，将session信息存入redis中。当应用服务器发现session不在本机内存的时候，就去redis数据库中查找，因为redis数据库是独立于应用服务器的数据库，所以可以做到session的共享和高可用