负载均衡有多神密？来研究下ShareWAF的开源负载均衡！

ShareWAF有一款开源的负载均衡，名为ShareWAF-Blance（后文也简称其为Blance），本文通过解析这款负载均衡工具，来揭开负载均衡的神秘面纱，了解它的原理、了解它的工作方式，最后奉上干货：ShareWAF-Blance的完整源码。

ShareWAF-Blance的特点

1、反向代理模式

简单的来说，可以说ShareWAF负载均衡其实是一个反向代理服务器，访问数据先到达负载，负载再转发给ShareWAF（我们在应用它时，当然可以不转发给ShareWAF，而是转发数据给我们的web什么的），其工作模式很简洁，如下图：

2、服务注册表式的动态负载

服务注册表有点高端，可以实现动态负载，即：我们可以动态的添加、删除负载，实时调整负载数量和目标，该技术的示意图如下：

3、支持有状态通信

即：负载均衡器总是会将所有的与会话关联的请表路由到应用程序（web）的同一个实例。这种技术也称为黏性负载均衡。该技术主要处理如下图所示的问题：

上图是无状态通信，如果不加以解决，负载有可能会将已经认证过的会话转发给不同的应用目标，造成会话状态丢失，影响有认证流程的业务功能。

Blance会通过会话池，将一个访问者总是定向到同一个应用程序（WEB）实例。

随机负载

负载均衡有多种负载方式，如轮询、权重、随机，Blance采用的是随机的方式。

以上介绍了Blance的关键特征，下面是源码：

上图，是ShareWAF-Blance的项目文件，

blance.JS是核心文件；

Config.JS是配置文件；

Blance.Html是动态添加、删除、负载目标的操作页面；

Log.TXT是日志文件，先透露个彩蛋，源码中日志的记录顾颇有技巧，使用的是API HOOK技术。

Blance源码：

//*****************************************/    
            // Blance    
            // ShareWAF.com 负载均衡模块    
            // Auther: WangLiwen    
            //*****************************************/    
            /**    
             * 使用方法：    
             * 打开Config.JS，进行配置    
             * port为负载端口，接受Web访问    
             * admin_port为负载管理端口，用于管理负载，添加、删除、查看负载    
             * password为管理密码，进行管理操作时，要校验此密码    
             * blance_pool为负载池，即多个负载目标，可以为ip或域名    
             * （需最少添加一个负载目标，方可正常工作，但要达到负载效果，则至少需添加两个）    
             * （可以在这里直接配置好，也可以启动后通过管理端口号访问进行动态添加、删除）    
             * Ready,可以开始使用！    
             *     
             * 说明：同一访问者，会访问到同一负载目标，即：可负载有状态通信    
             */    
            //三方模块    
            var express = require("express")();    
            var http_proxy = require("http-proxy");    
            var body_parser = require("body-parser");    
            var admin_express = require("express")();    
            var fs = require("fs");    
            //调试信息    
            var debug = require("./config.js").debug;    
            //日志    
            var log = require("./config.js").log;    
            //端口    
            var port = require("./config.js").port;    
            //管理密码    
            var password = require("./config.js").admin_password;    
            //管理端口    
            var admin_port = require("./config.js").admin_port;    
            //调试开关    
            var debug = true;    
            //代理    
            var proxy = http_proxy.createProxyServer({});    
            //存放目标    
            var pool = require("./config.js").blance_pool;    
            //特征池，实现同一人访问同一目标    
            var signatures = [];    
            //监听    
            express.listen(port);    
            admin_express.listen(admin_port);    
            console.info("ShareWAF-Blance v1.0.2");    
            console.info("Blance server at port:",port);    
            console.info("Blance admin server at port:",admin_port);    
            console.info("Copyright (c) 2020 ShareWAF.com");    
            //管理后台    
            admin_express.get("/",function(req,res){    
                fs.readFile("./blance.html",function(err,std_out,std_err){      
                    res.writeHead(200,{'Content-type':"text/html"});       
                    if(!err){      
                        res.end(std_out);      
                    }else{    
                        res.end("Error while read blance.html");    
                    }      
                })      
            });    
            proxy.on("error",function(err,req,res){    
                try{    
                    res.end("error");    
                }catch(e){    
                    console.log(e.message);    
                }    
            });    
            //body-parser    
            express.use(body_parser.urlencoded({extended: true}));    
            //注册    
            express.post("/register_blance",function(req,res,next){    
                //密码，用于校验    
                if(req.body.password == password){    
                    //添加到负载均衡池    
                    pool.push(req.body.target);    
                    console.log("add blance:" + req.body.target);    
                    res.end("blance added!");    
                }else{    
                    console.log("register blance error: password error!");    
                    res.end("error!");    
                }    
                return;    
            });    
            //获取列表    
            express.post("/get_blance_list",function(req,res,next){    
                //密码，用于校验    
                if(req.body.password == password){    
                    console.log("get_blance_list" + pool.toString());    
                    res.end(pool.toString());    
                }else{    
                    console.log("register blance error: password error!");    
                    res.end("error!");    
                }    
                return;    
            });    
            //反注册    
            express.post("/unregister_blance",function(req,res,next){    
                //密码，用于校验    
                if(req.body.password == password){    
                    var remove_flag = 0;    
                    //遍历    
                    for(i=0; i<pool.length; i++){    
                        //匹配    
                        if(pool[i] == req.body.target){    
                            //删除    
                            delete pool[i];    
                            pool.splice(i,1);    
                            console.log("remove blance:" + req.body.target);    
                            res.end("blance removed!");    
                            remove_flag = 1;    
                        }    
                    }    
                    if(remove_flag == 0){    
                        res.end("unregister blance error:blance not exist!");    
                        console.log("error,blance not exist")    
                    }    
                }else{    
                    console.log("unregister blance error: password error!");    
                    res.end("error!")    
                }    
                return;    
            });    
            //随机访问负载    
            express.use(function(req,res,next){    
                if(pool.length == 0){    
                    console.log("error: blance pool is null.")    
                    res.end("Error:No blance! Config first,Please!");    
                    return;    
                }    
                //随机数    
                var rnd = random_number(0,pool.length - 1);    
                //访问者特征：IP+AGENT    
                var req_signature = get_req_ip(req) + req.headers["user-agent"];    
                //从特征库中获取负载目标    
                for(i=0; i<signatures.length; i++){    
                    if(signatures[i].signature == req_signature){    
                        rnd = signatures[i].index;    
                        console.log("get blance from signature pool:" + i + ".");    
                        signatures[i].time = (new Date).getTime();    
                    }    
                }    
                //访问    
                proxy.web(req, res, {target: pool[rnd], selfHandleResponse : false, changeOrigin:true} );    
                console.log("blance visit: " + rnd + " " + pool[rnd] + ",url:" + req.url);    
                //遍历，检查特存是否已存入特征池    
                for(i=0; i<signatures.length; i++){    
                    if(signatures[i].signature == req_signature){    
                        return;        
                    }    
                }    
                //保存到特征池    
                signatures.push({signature:req_signature, index:rnd, time:(new Date).getTime()});    
            })    
            //10秒检查一次，将特征池中超时的特征移除    
            setInterval(function(){    
                //遍历特征池    
                for(i=0; i<signatures.length; i++){    
                    if(signatures[i].time * 1 + 1000 * 60 * 10 <= (new Date).getTime()){    
                        console.log("remove signature:" + signatures[i]);    
                        delete signatures[i];    
                        signatures.splice(i,1);    
                    }    
                }    
            },1000 * 10)    
            //获取访问者ip    
            var get_req_ip = function(req) {    
                try{    
                    var ip = req.headers["x-forwarded-for"] || req.ip || req.connection.remoteAddress || req.socket.remoteAddress || req.connection.socket.remoteAddress || "";    
                    if(ip.split(",").length > 0){    
                        ip = ip.split(",")[0];    
                    }    
                    return ip.replace("::ffff:", "");    
                }catch(e){    
                    console.log("error while get client ip." + e.message);    
                    return "127.0.0.1";    
                }    
            };    
            //范围内随机数    
            function random_number(min,max){    
                var range = max - min;    
                var rand = Math.random();    
                var num = min + Math.round(rand * range);    
                return num;    
            }    
            //API hook，处理console.log    
            var old_console_log = console.log;    
            console.log = function(msg){    
                if(debug == 1){    
                    old_console_log("\u001b[32m" + msg +"\u001b[0m");    
                }    
                if(log == 1){    
                    fs.appendFile("log.txt", new Date() + " " + msg + "\r\n",function(e){    
                        if(e){    
                            console.error("Error while write to log.txt:",e.message);    
                        }    
                    });    
                }    
            }

代码量不大，而且注释很清晰，细细口味很快便可取得其精华。

Config.JS源码：

exports.port = 8090;    
            exports.admin_port = 9000;    
            exports.admin_password = "pass";    
            exports.blance_pool = ["http://www.sharewaf.com","http://www.jshaman.com"];    
            exports.debug = 1;    
            exports.log = 1;

这是个单纯的配置文件，内容一目了然。

Blance.HTML代码：

<!DOCTYPE html>    
            <html>    
            <head>    
                <meta charset="UTF-8">    
                <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">    
                <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">    
                <title>ShareWAF Blance</title>    
                <style>    
                    .blance_div{    
                        border:1px solid #cccccc;    
                        background: #f4f5f8;    
                        padding: 10px;    
                        margin: 10px;    
                    }    
                </style>    
            </head>    
            <body>    
                <h2>ShareWAF-Blance</h2>    
                <div class="blance_div">    
                    添加负载：<br>    
                    <form action="http://localhost:8090/register_blance" method="post">    
                        <div>密码：<input type="password" name="password"></div>    
                        <div>目标：<input type="text" name="target"></div>    
                        <div><input type="submit" name="" value="提交"></div>    
                    </form>    
                </div>    
                <div class="blance_div">    
                    删除负载：<br>    
                    <form action="http://localhost:8090/unregister_blance" method="post">    
                        <div>密码：<input type="password" name="password"></div>    
                        <div>目标：<input type="text" name="target"></div>    
                        <div><input type="submit" name="" value="提交"></div>    
                    </form>    
                </div>    
                <div class="blance_div">    
                    负载列表    
                    <form action="http://localhost:8090/get_blance_list" method="post">    
                        <div>密码：<input type="password" name="password"></div>    
                        <div><input type="submit" name="" value="查询"></div>    
                    </form>    
                </div>    
            </body>    
            </html>