[发明专利]一种基于空间地理位置的动态负载均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，尤其涉及一种基于空间地理位置的动态负载均衡方法。

背景技术

大型空间数据网络服务系统中，为了提高网络服务的带宽和响应速度，通常采用服务器集群技术对多台空间数据服务器进行集中管理，并采用相应的负载均衡技术来实现系统的负载均衡。设计有效的负载均衡方法来保证空间数据服务器间的负载均衡和提高单个空间数据服务器的Cache命中率，是提高服务器集群负载能力的关键。

国内外对服务器集群中的负载均衡调度算法进行了比较多的研究。在开源的Linux虚拟服务器集群中，实现了多种负载均衡调度算法，比较容易实现的负载均衡调度算法主要有轮叫调度、加权轮叫调度、最小连接调度、加权最小连接调度。这些调度算法可用于服务器集群规模比较小的系统，当系统比较大，服务器数目较多时，它们的效果会明显下降。在大规模服务器集群中，可以采用基于局部性的最小连接调度算法和基于内容的调度算法。基于局部性的最小连接调度是假设后端服务器都是相同的，在后端服务器的负载基本均衡的情况下，尽可能将相同的请求分到同一台服务器，以提高后端服务器的访问局部性，从而提高后端服务器的Cache命中率。基于内容的调度是考虑后端服务器不相同时，若同一类型的请求有多个服务器可以选择时，将请求负载均衡地调度到这些服务器上。

海量空间数据具有多分辨率多数据集的特点，不同的数据集服务器响应服务的速度差异明显，相同数据集服务器响应服务的速度通常差异不大。而且，即使是同一数据集，由于数据量庞大，一般都是覆盖全球的数据，每台服务器都能提供相同的服务，现有的负载均衡方法并不能使系统的负载均衡效果达到最优。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间地理位置的动态负载均衡方法，该方法采用重定向型负载分配模型，主要包括以下组成部分：客户端，用于向客户提供空间数据服务请求操作和获得服务结果；负载平衡器，用于响应客户端的空间数据服务请求，并根据调度规则转发该服务请求到相应的空间数据服务器；空间数据服务器，接收负载均衡器转发过来的客户端的空间数据服务请求，并直接响应客户端的服务请求。

本发明是这样来实现的，其特征是均衡方法为：采用重定向型负载分配模型，选取负载指标，采用一种基于空间地理位置的动态分组调度算法，实现空间数据服务器集群的负载均衡。

本发明所述的重定向型负载分配模型由客户端、负载平衡器和空间数据服务器组成，客户端、负载平衡器和空间数据服务器通过基于TCP/IP的交换网络相连接。

本发明所述的负载指标选取CPU利用率、内存利用率和网络利用率的加权平均。

本发明所述的基于空间地理位置的动态分组调度算法根据空间数据地理位置的相关性将空间数据集划分为多个空间数据子集，并根据访问热度将空间数据服务器进行动态分组。

本发明所述的负载平衡器根据各种查询参数计算出该服务请求的空间数据所在的地理位置信息。

本发明所述的地理位置相关性，将空间数据集划分为多个子集，每个子集对应一个空间数据服务器组。

本发明所述的在负载平衡器上维护一张服务器列表，多张与每个空间数据子集相对应的服务器列表和一张空闲服务器列表。

本发明所述的采用中值滤波法从多台满足转发条件的空间数据服务器中选取转发目标。

本发明所述的基于空间地理位置的动态分组调度算法，采用双阈值法，对空间数据服务器定义两个负载阈值：上限负载阈值和下限负载阈值，从而将空间数据服务器划分为三种状态：超载状态、备选状态和空闲状态。

本发明采用的调度规则为：

(1)负载平衡器不把服务请求转发给处于超载状态的空间数据服务器；

(2)当某个空间数据子集对应的空间数据服务器子集中有备选空间数据服务器时，按前面所述的中值滤波法来选择空间数据服务器；

(3)当某个空间数据子集对应的空间数据服务器子集中没有备选空间数据服务器时，从空闲服务器列表中选择一台负载最小的处于空闲状态的空间数据服务器；

(4)当空闲服务器列表为空时，该服务请求处于等待状态，每隔时间间隔Δτ后重新转发一次，3次不成功放弃。

本发明的优点是：采用基于空间地理位置的动态负载均衡方法来优化空间数据服务器的负载均衡性能，采用重定向型负载分配模型，解决了负载平衡器的瓶颈；采用基于空间地理位置的动态分组调度算法，提高了空间数据服务器的Cache利用率。本发明的实施将为全球地理信息的普及应用奠定坚实的网络基础，为人类生活的各方面应用地理信息带来巨大的方便。

附图说明