[发明专利]数据库集群系统负载均衡方法和数据库集群系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据库集群系统，尤其涉及数据库集群系统中的负载均衡方法和相应的数据库集群系统，属于信息技术领域。

背景技术

数据库集群系统是指将一组数据库服务器以集群的方式组合起来，使用统一的接口向用户提供服务。数据库集群系统利用保存在多个数据库后端节点上的数据副本获得更高的可用性；并利用多个数据库后端节点提供单一数据库系统所无法提供的更强大的数据管理能力和更高的查询响应效率。

数据库集群系统使用多种数据分布方式，包括：全集冗余模式、子集划分模式和子集交叠模式。其中：全集冗余模式(也称对等冗余模式)是指，多个后端节点中所保存的数据完全相同；子集划分模式是指，多个后端节点各保存数据全集的一部分数据，节点间没有数据交叠；子集交叠模式是指，各结点各保存数据全集的一部分数据，节点间有数据交叠。为了获得更高可用性和响应效率，集群系统大都采用全集冗余模式。

集群数据库系统在全集冗余模式下工作时，由于各个数据库后端节点是等价的，用户查询可仅由一个后端节点执行并应答即可。在这种场景下，如何选取效率最高的节点执行用户查询，是决定整个集群系统应答效率的关键技术。目前普遍使用的数据库集群系统负载均衡方法包括：

(1)随机选择法。在后端中随机选择一个节点来执行用户查询请求。

(2)轮询法。轮流选取后端节点执行用户查询请求。

(3)加权轮询法。给不同的数据库节点赋予不同的权值，权值大的节点被轮询到的次数大于权值小的节点，比如权值为2的节点被轮询到的次数是权值为1的节点的2倍。

然而，上述负载均衡方法，均没有考虑到不同计算机节点的差异性。随机选择法总是随机选择数据库节点完全不了解后端状态也完全没有可控性，轮询法和加权轮询法在各个后端数据库之间按顺序循环执行，这虽然可以使每个后端都有任务，但并不能做到各个后端任务的最优分配。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种数据库集群系统中进行动态负载均衡的方法和相应的数据库集群系统。本发明通过对数据库后端节点的运行状态进行测量，实时获得后端节点的响应效率评价值，从而选择效率评价值最高的后端节点进行执行，以避免后端节点的过热和故障，从整体上提升数据库集群系统的运行效率。

本发明的数据库集群系统负载均衡方法包括下列步骤：

a)集群控制器采集各个数据库后端的各个设定指标的值，组成决策矩阵；

b)对决策矩阵进行归一化；计算各个指标的权重向量；并根据v_ij＝w_jb_ij计算带权重的归一化矩阵，其中b_ij表示归一化后的决策矩阵单元，w_j表示指标的权重向量，i表示数据库后端序号，j表示指标序号；

c)分别计算各个数据库后端和负理想解之间的距离di-，以及和正理想解之间的距离d_i⁺；

d)按d_i^--d_i⁺的差值由大到小对各个数据库后端进行排序，集群控制器根据此序列调用数据库后端。

各具体步骤的优选实现方式将在下面具体描述。

本发明提供的数据库集群系统包括一个集群控制器和一个或多个数据库后端节点，在数据库后端节点中保存完全相同的数据集合，数据库后端节点是同构或异构的数据库后端节点。

如图1所示，集群控制器包含负载均衡决策组件、后端检测组件、用户请求分发组件和负载信息表，其中，负载均衡决策组件用于执行负载均衡决策过程；后端检测组件用于执行后端负载检测过程；负载信息表用于保存后端负载检测过程所得出的测量值；用户请求分发组件用于暂存用户请求、发起后端负载检测过程、发起负载均衡决策过程、并将用户请求发至决策结果确定的数据库后端节点执行。

数据库后端节点包含通信组件、数据库服务器和负载测量组件，其中，通信组件用于接收后端检测请求、发起负载测量、将负载测量值存入集群控制器中的负载信息表中，并接收集群控制器发来的用户请求，将其发给数据库服务器执行，将得到的结果集返回至集群控制器；数据库服务器用于接收通信组件发来的用户请求并作出应答；负载测量组件用于接收通信组件发来的负载测量请求并作出应答。负载测量组件又进一步包含：CPU使用率检测模块、内存使用率检测模块、磁盘已占用空间检测模块、磁盘可用空间比例检测模块、磁盘IO延迟检测模块和网络延迟检测模块。