一種基于Q值法的負載均衡調度算法制造技術

本發明專利技術公開了一種基于Q值法的負載均衡調度算法，將負載均衡問題與代表名額分配問題做類比，使用解決代表名額分配問題的Q值法進行負載調度，并針對負載均衡問題的特點，對Q值法加以推廣。本發明專利技術可與現有的靜態或動態權值配置方法結合使用，提高了負載調度的均衡性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于網絡集群服務器
，具體為一種基于Q值法的負載均衡調度算法。
技術介紹
負載均衡是集群服務器中的關鍵技術，它決定了集群分配器的請求分發策略，并且直接影響著服務器集群系統的整體性能。集群負載均衡技術主要分靜態信息和動態信息算法。靜態算法主要適用于較小規模的、同構的、提供靜態網頁信息服務的系統；而動態算法適用于大規模的、異構的、提供動態網頁信息服務的系統。早期的負載均衡算法有隨機(Random)算法和輪詢(Round-Robin)算法,特別是輪詢算法采用傳統的輪轉轉發分配方式，計算簡單、效率高，應用較廣。但這兩種算法不考慮后端服務器的差異，不能保證在不同的服務器間達到負載均衡，因此，不適合于異構的集群系統。另外還有基于服務器中當前活躍連接數(正在處理的請求連接)的最小連接數(Least Connections First)算法,選擇當前正在處理的請求個數最少的服務器作為轉發對象。但活躍請求連接個數并不能完全反映服務器處理負荷上的差異，如處理能力強的服務器在單位時間內可以處理更多的請求。此外，還可能在請求量少時將多個請求分配到同一臺服務器。為了適應異構集群系統的需求，出現了加權輪詢(Weighted Round-Robin)算法和加權最小連接數(Weighted Least Connections First)算法,通過為不同的服務器配置不同的權值來平衡服務器間的差異，選取合適的轉發對象。但隨著動態、多媒體網絡信息的大量應用，靜態的權值信息不能表現動態的負載特征，隨著系統運行時間增長，將導致集群負載分布的不平衡。為了克服靜態配置權值信息的缺點，提出了動態計算權值信息的方法。動態計算權值的負載均衡算法有基于輪詢的(如WRR_time、WRR_num)和基于活躍連接數的(如Round_Trip、XimtByte)。它們都是通過周期性地獲取服務器狀態信息,動態地計算出當前每臺服務器應具有的權值。權值的計算方法:第一種是用采樣周期內每臺服務器的平均響應產生時間(以請求轉發到達服務器至第一個響應的比特輸出為響應產生時間)來計算，如WRR_time (基于WRR)和Round-Trip (基于WLCF);第二種是用采樣周期內每臺服務器的活躍連接數來計算，如WRR_num(基于WRR);第三種是用采樣周期內輸出的字節流量來計算，如 XimtByte (基于 WLCF)。由上可見，動態計算權值信息的方法，僅僅是對權值的動態計算以反映服務器的負載狀況。在動態得到權值信息后，調度算法仍與傳統算法類似，在調度算法層面上并沒有本質改進
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種基于Q值法的負載均衡調度算法。該算法可以結合靜態配置權值或動態配置權值的方法使用。為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案為:一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于:將網絡中的負載均衡問題與代表名額分配問題相類比，借鑒代表名額分配問題中的Q值法，結合靜態或動態權值配置方法以解決網絡中的負載均衡問題。 所述的一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于:Q值法結合靜態權值配置方法時，按以下步驟進行:(I)通過靜態測試，確定網絡中各服務器的負載特性；(2)為利用Q值法，根據步驟(I)所測得的負載特性，計算出對應代表名額分配問題中的參數；(3)步驟(2)中的參數保存在調度服務器上，當連接請求到達時，利用Q值法將連接請求分配到服務器。所述的一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于:Q值法結合動態權值配置方法時，按以下步驟進行:(I)通過靜態測試，確定網絡中各服務器的負載特性；(2)選擇一種動態權值配置方法，周期性對服務器負載狀況做采樣檢查；(3)對步驟(2)的檢查結果做適當變換，計算出對應代表名額分配問題中的參數；(4)利用步驟(3)中求得的參數，使用Q值法依采樣周期中新增連接到達次序，并將連接分配到服務器；重新啟動采樣周期。所述的一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于:所述Q值法是一種基于代表名額分配問題的通用方法。本專利技術利用負載均衡問題與代表名額分配問題的相似性，利用Q值法解決負載均衡問題，與傳統的wRR、wLCF等簡單算法相比，提高了負載調度的均衡性。具體實施例方式一種基于Q值法的負載均衡調度算法，將網絡中的負載均衡問題與代表名額分配問題相類比，借鑒代表名額分配問題中的Q值法，結合靜態或動態權值配置方法以解決網絡中的負載均衡問題。Q值法結合靜態權值配置方法時，按以下步驟進行:(I)通過靜態測試，確定網絡中各服務器的負載特性；(2)為利用Q值法，根據步驟(I)所測得的負載特性，計算出對應代表名額分配問題中的參數；(3)步驟(2)中的參數保存在調度服務器上，當連接請求到達時，利用Q值法將連接請求分配到服務器。Q值法結合動態權值配置方法時，按以下步驟進行:(I)通過靜態測試，確定網絡中各服務器的負載特性；(2)選擇一種動態權值配置方法，周期性對服務器負載狀況做采樣檢查；(3)對步驟⑵的檢查結果做適當變換，計算出對應代表名額分配問題中的參數；(4)利用步驟(3)中求得的參數，使用Q值法依采樣周期中新增連接到達次序，并將連接分配到服務器；重新啟動采樣周期。Q值法是一種基于代表名額分配問題的通用方法。Q值法是為解決代表名額分配問題，而提出的一種傳統、較為成熟的算法。負載均衡問題與名額分配問題有類似之處:名額分配問題的目的是盡量使各州所分配的議員人數與其人口數成正比，負載均衡問題的目的是盡量使各服務器所分配的連接與其處理能力成正比。但二者也有不同，在名額分配問題中，各州的人口保持不變，而且議員對所有州來說是無差異的；而在負載均衡問題中，隨著服務器負載狀況的變化，其權重可能變化，另外在每個服務器上新增連接的代價也是不均等的。為此將Q值法加以推廣，以適應這種情況本專利技術的理論基礎如下:1、負載均衡基礎理論集群系統的性能特征是由每臺服務器的性能特征決定的。單臺服務器處理請求任務的能力受到多個部件工作狀況的綜合影響，涉及到CPU、內存、總線、硬盤、網卡等。任何一個部件出現處理擁塞都會對服務器的性能造成影響，而單臺服務器性能的下降又將造成集群整體性能的下降。從理論上可以證明:一個集群系統只有在每臺服務器所分配的負載與其固有的處理能力成比例時，整個系統達到負載均衡，此時系統工作效率最高。設集群中某臺服務器Si (i = l，2，...，!!!)的固有處理能力為Oi，服務器當前的請求負載為Li,那么集群系統達到負載均衡時有:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于：將網絡中的負載均衡問題與代表名額分配問題相類比，借鑒代表名額分配問題中的Q值法，結合靜態或動態權值配置方法以解決網絡中的負載均衡問題。

【技術特征摘要】
1.一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于:將網絡中的負載均衡問題與代表名額分配問題相類比，借鑒代表名額分配問題中的Q值法，結合靜態或動態權值配置方法以解決網絡中的負載均衡問題。2.根據權利要求1所述的一種基于Q值法的負載均衡調度算法，其特征在于:Q值法結合靜態權值配置方法時，按以下步驟進行: (1)通過靜態測試，確定網絡中各服務器的負載特性； (2)為利用Q值法，根據步驟(I)所測得的負載特性，計算出對應代表名額分配問題中的參數； (3)步驟(2)中的參數保存在調度服務器上，當連接請求到達時，利用Q值法將連接請求分配到服務器。3....

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳擁權，李梁，張羽，
申請(專利權)人：合肥寰景信息技術有限公司，
類型：發明
國別省市：