关键词：虚函数，虚表，虚表指针，动态绑定，多态

一、概述

为了实现 C++ 的多态，C++ 使用了一种动态绑定的技术。这个技术的核心是虚函数表（下文简称虚表）。本文介绍虚函数表是如何实现动态绑定的。

二、类的虚表

每个包含了虚函数的类都包含一个虚表。

我们知道，当一个类（A）继承另一个类（B）时，类 A 会继承类 B 的函数的调用权。所以如果一个基类包含了虚函数，那么其继承类也可调用这些虚函数，换句话说，一个类继承了包含虚函数的基类，那么这个类也拥有自己的虚表。

我们来看以下的代码。类 A 包含虚函数vfunc1，vfunc2，由于类 A 包含虚函数，故类 A 拥有一个虚表。

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class A {
public:
    virtual void vfunc1();
    virtual void vfunc2();
    void func1();
    void func2();
private:
    int m_data1, m_data2;
};

类 A 的虚表如图 1 所示。

图 1：类 A 的虚表示意图

概述

在分布式系统中，负载均衡（Load Balancing）是一种将任务分派到多个服务端进程的方法。例如，将一个HTTP请求派发到实际的Web服务器中执行的过程就涉及负载均衡的实现。一个HTTP请求到达Web服务器，这中间涉及多个过程，也存在多种不同负载均衡的方法。本文讲述负载均衡的基本原理与派发策略，下图1是负载均衡的基本原理图，图1中客户端的请求请求经过达负载均衡器（Load Balancer）的分派，被指定的服务器进程进行处理。

图1：负载均衡基本原理

实现负载均衡主要有两个目的。第一个目的是将任务的处理负载均摊到不同的进程，以减少单一进程的负载，以达到处理能力水平扩容的目的。第二个目的则是提高容错能力。我们知道，在线上正式环境中，机器宕机或者进程异常导致服务不可用是常有的现象。在实现负载均衡的系统中，多个服务器进程提供同样的服务，一个进程不可用的情况下，任务会被负载均衡器派发到其他可用的进程，以达到高可用的目的。在多台不同的服务器中部署相同的服务进程，通过负载均衡对外提供服务，这组进程也称为“集群”（cluster）。

负载均衡实现策略

常见的负载均衡实现策略有以下几种：

• 均匀派发（Even Task Distribution Scheme）
• 加权派发（Weighted Task Distribution Scheme）
• 粘滞会话（Sticky Session Scheme）
• 均匀任务队列派发（Even Size Task Queue Distribution Scheme）
• 单一队列（Autonomous Queue Scheme）

均匀派发（Even Task Distribution Scheme）

均匀派发是实现负载均衡最简单的策略，均衡派发的意思是指任务将均匀地派发到所有的服务器进程。在实现时，可以使用随机派发或者轮流派发（Round Robin）。

图2：均匀派发策略

均匀派发策略假设集群内所有进程具有相同的处理能力，且任务处理用时相同。但实际上，由于进程部署环境的不同，其处理能力一般不同，任务处理时间也不尽相同。因此均匀派发的策略并不能很好地将任务负载均滩到各个进程中。

引入

在业务开发中，我们常把数据持久化到数据库中。如果需要读取这些数据，除了直接从数据库中读取外，为了减轻数据库的访问压力以及提高访问速度，我们更多地引入缓存来对数据进行存取。读取数据的过程一般为：

图1：加入缓存的数据读取过程

对于分布式缓存，不同机器上存储不同对象的数据。为了实现这些缓存机器的负载均衡，可以使用式子1来定位对象缓存的存储机器：

m = hash(o) mod n ——式子1

其中，o为对象的名称，n为机器的数量，m为机器的编号，hash为一hash函数。图2中的负载均衡器（load balancer）正是使用式子1来将客户端对不同对象的请求分派到不同的机器上执行，例如，对于对象o，经过式子1的计算，得到m的值为3，那么所有对对象o的读取和存储的请求都被发往机器3执行。

图2：如何利用Hash取模实现负载均衡

式子1在大部分时候都可以工作得很好，然而，当机器需要扩容或者机器出现宕机的情况下，事情就比较棘手了。