一种基于Q值法的负载均衡调度算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Q值法的负载均衡调度算法，将负载均衡问题与代表名额分配问题做类比，使用解决代表名额分配问题的Q值法进行负载调度，并针对负载均衡问题的特点，对Q值法加以推广。本发明专利技术可与现有的静态或动态权值配置方法结合使用，提高了负载调度的均衡性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络集群服务器
，具体为一种基于Q值法的负载均衡调度算法。
技术介绍
负载均衡是集群服务器中的关键技术，它决定了集群分配器的请求分发策略，并且直接影响着服务器集群系统的整体性能。集群负载均衡技术主要分静态信息和动态信息算法。静态算法主要适用于较小规模的、同构的、提供静态网页信息服务的系统；而动态算法适用于大规模的、异构的、提供动态网页信息服务的系统。早期的负载均衡算法有随机(Random)算法和轮询(Round-Robin)算法,特别是轮询算法采用传统的轮转转发分配方式，计算简单、效率高，应用较广。但这两种算法不考虑后端服务器的差异，不能保证在不同的服务器间达到负载均衡，因此，不适合于异构的集群系统。另外还有基于服务器中当前活跃连接数(正在处理的请求连接)的最小连接数(Least Connections First)算法,选择当前正在处理的请求个数最少的服务器作为转发对象。但活跃请求连接个数并不能完全反映服务器处理负荷上的差异，如处理能力强的服务器在单位时间内可以处理更多的请求。此外，还可能在请求量少时将多个请求分配到同一台服务器。为了适应异构集群系统的需求，出现了加权轮询(Weighted Round-Robin)算法和加权最小连接数(Weighted Least Connections First)算法,通过为不同的服务器配置不同的权值来平衡服务器间的差异，选取合适的转发对象。但随着动态、多媒体网络信息的大量应用，静态的权值信息不能表现动态的负载特征，随着系统运行时间增长，将导致集群负载分布的不平衡。为了克服静态配置权值信息的缺点，提出了动态计算权值信息的方法。动态计算权值的负载均衡算法有基于轮询的(如WRR_time、WRR_num)和基于活跃连接数的(如Round_Trip、XimtByte)。它们都是通过周期性地获取服务器状态信息,动态地计算出当前每台服务器应具有的权值。权值的计算方法:第一种是用采样周期内每台服务器的平均响应产生时间(以请求转发到达服务器至第一个响应的比特输出为响应产生时间)来计算，如WRR_time (基于WRR)和Round-Trip (基于WLCF);第二种是用采样周期内每台服务器的活跃连接数来计算，如WRR_num(基于WRR);第三种是用采样周期内输出的字节流量来计算，如 XimtByte (基于 WLCF)。由上可见，动态计算权值信息的方法，仅仅是对权值的动态计算以反映服务器的负载状况。在动态得到权值信息后，调度算法仍与传统算法类似，在调度算法层面上并没有本质改进
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于Q值法的负载均衡调度算法。该算法可以结合静态配置权值或动态配置权值的方法使用。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为:一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于:将网络中的负载均衡问题与代表名额分配问题相类比，借鉴代表名额分配问题中的Q值法，结合静态或动态权值配置方法以解决网络中的负载均衡问题。 所述的一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于:Q值法结合静态权值配置方法时，按以下步骤进行:(I)通过静态测试，确定网络中各服务器的负载特性；(2)为利用Q值法，根据步骤(I)所测得的负载特性，计算出对应代表名额分配问题中的参数；(3)步骤(2)中的参数保存在调度服务器上，当连接请求到达时，利用Q值法将连接请求分配到服务器。所述的一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于:Q值法结合动态权值配置方法时，按以下步骤进行:(I)通过静态测试，确定网络中各服务器的负载特性；(2)选择一种动态权值配置方法，周期性对服务器负载状况做采样检查；(3)对步骤(2)的检查结果做适当变换，计算出对应代表名额分配问题中的参数；(4)利用步骤(3)中求得的参数，使用Q值法依采样周期中新增连接到达次序，并将连接分配到服务器；重新启动采样周期。所述的一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于:所述Q值法是一种基于代表名额分配问题的通用方法。本专利技术利用负载均衡问题与代表名额分配问题的相似性，利用Q值法解决负载均衡问题，与传统的wRR、wLCF等简单算法相比，提高了负载调度的均衡性。具体实施例方式一种基于Q值法的负载均衡调度算法，将网络中的负载均衡问题与代表名额分配问题相类比，借鉴代表名额分配问题中的Q值法，结合静态或动态权值配置方法以解决网络中的负载均衡问题。Q值法结合静态权值配置方法时，按以下步骤进行:(I)通过静态测试，确定网络中各服务器的负载特性；(2)为利用Q值法，根据步骤(I)所测得的负载特性，计算出对应代表名额分配问题中的参数；(3)步骤(2)中的参数保存在调度服务器上，当连接请求到达时，利用Q值法将连接请求分配到服务器。Q值法结合动态权值配置方法时，按以下步骤进行:(I)通过静态测试，确定网络中各服务器的负载特性；(2)选择一种动态权值配置方法，周期性对服务器负载状况做采样检查；(3)对步骤⑵的检查结果做适当变换，计算出对应代表名额分配问题中的参数；(4)利用步骤(3)中求得的参数，使用Q值法依采样周期中新增连接到达次序，并将连接分配到服务器；重新启动采样周期。Q值法是一种基于代表名额分配问题的通用方法。Q值法是为解决代表名额分配问题，而提出的一种传统、较为成熟的算法。负载均衡问题与名额分配问题有类似之处:名额分配问题的目的是尽量使各州所分配的议员人数与其人口数成正比，负载均衡问题的目的是尽量使各服务器所分配的连接与其处理能力成正比。但二者也有不同，在名额分配问题中，各州的人口保持不变，而且议员对所有州来说是无差异的；而在负载均衡问题中，随着服务器负载状况的变化，其权重可能变化，另外在每个服务器上新增连接的代价也是不均等的。为此将Q值法加以推广，以适应这种情况本专利技术的理论基础如下:1、负载均衡基础理论集群系统的性能特征是由每台服务器的性能特征决定的。单台服务器处理请求任务的能力受到多个部件工作状况的综合影响，涉及到CPU、内存、总线、硬盘、网卡等。任何一个部件出现处理拥塞都会对服务器的性能造成影响，而单台服务器性能的下降又将造成集群整体性能的下降。从理论上可以证明:一个集群系统只有在每台服务器所分配的负载与其固有的处理能力成比例时，整个系统达到负载均衡，此时系统工作效率最高。设集群中某台服务器Si (i = l，2，...，!!!)的固有处理能力为Oi，服务器当前的请求负载为Li,那么集群系统达到负载均衡时有:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于：将网络中的负载均衡问题与代表名额分配问题相类比，借鉴代表名额分配问题中的Q值法，结合静态或动态权值配置方法以解决网络中的负载均衡问题。

【技术特征摘要】
1.一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于:将网络中的负载均衡问题与代表名额分配问题相类比，借鉴代表名额分配问题中的Q值法，结合静态或动态权值配置方法以解决网络中的负载均衡问题。2.根据权利要求1所述的一种基于Q值法的负载均衡调度算法，其特征在于:Q值法结合静态权值配置方法时，按以下步骤进行: (1)通过静态测试，确定网络中各服务器的负载特性； (2)为利用Q值法，根据步骤(I)所测得的负载特性，计算出对应代表名额分配问题中的参数； (3)步骤(2)中的参数保存在调度服务器上，当连接请求到达时，利用Q值法将连接请求分配到服务器。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈拥权，李梁，张羽，
申请(专利权)人：合肥寰景信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：