一种负载均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种负载均衡系统及方法，该系统包括至少两台互相连通的网关，所述网关包括存储器和控制器，所述存储器中存储有指令，所述指令在所述控制器的控制之下执行以下步骤：确定一台网关为控制节点；控制节点确定所有网关上连接智能终端的智能终端信息，所述智能终端信息包括智能终端种类、媒体访问控制接口(Media Access Control，MAC)和接口编号；控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端；及网关通过链路层透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理。与现有技术相比，本发明专利技术通过在原有的网络结构的基础之上，将各网关上的负载的运算任务集中起来重新分配，保证网关盈余的硬件资源可以及时分配给其他智能终端，同时无需额外增加物理线路。

A load balancing method and system

【技术实现步骤摘要】
一种负载均衡方法及系统
本专利技术涉及计算机网络资源调度领域，具体涉及一种负载均衡方法及系统。
技术介绍
计算机技术的发展使得工业生产的信息化越来越强，一些传统上难以实时获取的信息和数据可以通过各种智能终端实时获取并处理，典型的应用环境是厂矿当中为了监控生产，监控环境安全而设置的传感器网络，这类应用环境通常包括核心节点、子节点和位于二者之间的中间节点，用于监控温度、湿度、压力、电磁等特定参数的传感器作为此类网络的子节点，同时还有作为核心节点及中间节点的网络设备汇总传感器网络的数据，此类应用环境当中。作为子节点的传感器越多，系统的复杂度越高，除此之外，与常见的IP网络和程控网络不同，此类网络的子节点通常不具备很强的运算性能，需要作为网关的中间节点和核心节点对数据进行处理，而非仅仅是进行数据的路由和转发，所以局部网络上的运算量峰值对网关的数据处理能力构成了很大的挑战，从而影响到整个系统的健壮。常规的互联网协议地址(InternetProtocolAddress，IP)网络和程控网络，通常使用核心网络负载均衡分散网络的吞吐容量，如此并不能在中间节点和子节点之间完成均衡，无法有效分配子节点的运算任务。并且，常见的负载均衡在核心层使用多条链路连接同一个节点的做法，也不适合针对子节点使用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种实时分配各个智能终端运算业务的负载均衡系统和方法。本专利技术提供的系统如下：一种负载均衡系统，包括至少两台互相连通的网关，所述网关包括存储器和控制器，所述存储器中存储有指令，在所述控制器的控制之下执行以下步骤：确定一台网关为控制节点，通过手动指定的方式或者拨码开关的方式选定控制节点，并向其他网关发布控制节点；控制节点确定所有网关上连接智能终端的智能终端信息，所述智能终端信息包括智能终端种类、媒体访问控制接口(MediaAccessControl，MAC)和接口编号，所有网关通过地址解析协议(AddressResolutionProtocol，ARP)确定自身连接有智能终端的接口，获取接口上连接智能终端的MAC地址，之后获取各智能终端的种类；控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端，将部分网关负载的超过其运算能力的智能终端分配给其他运算能力尚有盈余的网关；网关通过数据链路链路层的透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理，在网关和连接在其他网关上的需要处理的智能终端建立连接后，智能终端发送的数据通过单播数据链路层的透传，直接发送至网关，节省中间网关的转发开销。进一步地，所述一种负载均衡系统还包括交换机，所述至少两台网关通过所述交换机连接。具体的，该系统的网络拓补结构为每个网关连接有若干智能终端，网关与网关之间通过网络相互连接，在此基础之上，增设交换机，网关与网关之间通过所述交换机连接，便于网关通过交换机与不同网关进行数据链路层上的交换，以便于网关和连接在其他网关上智能终端进行透传。进一步地，所述指令在控制器的控制之下执行以下步骤：控制节点确定所有网关上连接智能终端的智能终端信息，具体包括：网关获取自身接口上连接智能终端的智能终端信息；控制节点获取所有网关上连接智能终端的智能终端信息；控制节点确定智能终端与网关的对应关系，控制节点确定所述每个网关上连接的智能终端的数量和种类。进一步地，所述指令在控制器的控制之下执行以下步骤：所述控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端，具体包括：控制节点根据智能终端种类确定网关上连接智能终端所需硬件资源，包括需要占用的CPU资源和内存资源；控制节点根据网关的负载能力确定与网关直接相连，并超过网关负载能力的智能终端，控制节点根据与网关直接相连的智能终端需要占用系统资源的总和，并与该网关所具备的系统资源对比，确定网关所具备的系统资源不足以负载与其连接的智能终端，并将超出其负载能力的智能终端所需的硬件资源记录；控制节点确定负载能力出现盈余的网关，控制节点还确定网关在承担其负载的运算需求后仍有运算能力的盈余并将盈余的运算能力记录；控制节点将超过网关负载能力的智能终端分配至负载能力盈余的网关，控制节点根据未分配的智能终端所需的运算能力，为有运算能力盈余的网关分配需要处理的智能终端。进一步地，所述指令在控制器的控制之下执行以下步骤：网关通过链路层透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理，具体包括：控制节点广播所有网关的地址信息，网关之间的通信通过IP层上的协议建立，通过ARP等协议，网关之间获取各自相连接口的IP和MAC，供后续通信使用；网关通过控制节点获取智能终端所在的网关，控制节点分配需要运算的智能终端的过程中，向网关传输智能终端连接的网关接口的地址；网关向智能终端所在的网关发送获取数据请求，网关向智能终端所在的网关发送IP数据包，向智能终端所在的网关要求获取智能终端的数据；智能终端所在的网关将获取数据的请求转发到智能终端，智能终端与智能终端所在的网关之间通过美国电子工业协会推荐标准232(ElectronicIndustryAssociation-recommededstandard232，RS232)或美国电子工业协会推荐标准485(ElectronicIndustryAssociation-recommededstandard232，RS232)进行，智能终端所在的网关通过拨码开关、软件设置或使用软件自行协商的方式为智能终端分配对应于终端所在的网关唯一的地址，智能终端所在的网关将数据请求通过智能终端连接的接口传输到智能终端；智能终端所在网关将智能终端所在的接口与网关配对建立单播透传，智能终端向智能终端所在的网关响应数据请求；智能终端所在的网关确定智能终端响应了数据请求后，向网关发送数据请求的响应，并转发智能终端的地址，之后智能终端所在的网关，建立从智能终端所在的接口到网关之间的透传链路，对网关和智能终端之间的通信不做数据链路层以上的处理，智能终端通过智能终端所在的网关透传向网关发送数据；网关处理智能终端发送的数据。进一步地，所述指令在控制器的控制之下执行以下步骤：网关通过链路层透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理，的另一种方案，具体包括：网关广播所有网关的地址信息；网关通过控制节点获取智能终端的网络地址(InternetProtocol，IP)，网关通过网络接口在网络层上建立网关与智能终端之间的连接；网关向智能终端发送获取数据请求；智能终端所在网关将获取数据请求路由至所述智能终端，获取数据的请求通过在其他网关之间路由协议的路由完成从网关到智能终端之间的传递；智能终端向网关响应获取数据请求，智能终端所在的网关同样通过路由协议向网关转发智能终端的响应；之后，智能终端所在的网关将智能终端所在的接口与网关配对建立单播数据链路层的透传，由智能终端直接发往网关的数据，在相应的接口之间，以二层的模式转发，不做进一步的处理；智能终端通过智能终端所在的网关透传向网关发送数据后网关处理智能终端发送的数据。进一步地，所述指令在控制器的控制之下执行以下步骤：控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端之后，该方法还包括：网关根据控制节点分配的需要处理的智能终端的地址，确定智能终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载均衡系统，其特征在于，包括至少两台互相连通的网关，所述网关包括存储器和控制器，所述存储器中存储有指令，所述指令在所述控制器的控制之下执行以下步骤：确定一台网关为控制节点；控制节点确定所有网关上连接智能终端的智能终端信息，其中，所述智能终端信息包括智能终端种类、媒体访问控制接口(Media Access Control，MAC)和接口编号；控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端；及网关通过链路层透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理。

【技术特征摘要】
1.一种负载均衡系统，其特征在于，包括至少两台互相连通的网关，所述网关包括存储器和控制器，所述存储器中存储有指令，所述指令在所述控制器的控制之下执行以下步骤：确定一台网关为控制节点；控制节点确定所有网关上连接智能终端的智能终端信息，其中，所述智能终端信息包括智能终端种类、媒体访问控制接口(MediaAccessControl，MAC)和接口编号；控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端；及网关通过链路层透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理。2.根据权利要求1所述的一种负载均衡系统，其特征在于：所述步骤“控制节点确定所有网关上连接智能终端的智能终端信息”，具体包括：网关获取自身接口上连接智能终端的智能终端信息；控制节点获取所有网关上连接智能终端的智能终端信息；及控制节点确定智能终端与网关的对应关系。3.根据权利要求1所述的一种负载均衡系统，其特征在于：所述步骤“所述控制节点根据网关的负载能力分配所有需要处理的智能终端”，具体包括：控制节点根据智能终端种类确定网关上连接智能终端所需硬件资源；控制节点根据网关的负载能力确定与网关直接相连，并超过网关负载能力的智能终端；控制节点确定负载能力出现盈余的网关；及控制节点将超过网关负载能力的智能终端分配至负载能力盈余的网关。4.根据权利要求1所述的一种负载均衡系统，其特征在于：所述步骤“获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理”，具体包括：控制节点广播所有网关的地址信息；网关通过控制节点获取智能终端所在的网关；网关向智能终端所在的网关发送获取数据请求；智能终端所在的网关将获取数据的请求转发到智能终端；智能终端所在网关将智能终端所在的接口与网关配对建立单播数据链路层的透传；智能终端通过智能终端所在的网关透传向网关发送数据；及网关处理智能终端发送的数据。5.根据权利要求1所述的一种负载均衡系统，其特征在于：所述步骤“网关通过链路层透传，获取连接在其他网关上的需要处理的智能终端数据并处理”，具体包括：控制节点广播所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖东晖，李俊，黄亮，
申请(专利权)人：深圳金智凌轩视讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44