[发明专利]一种基于Q值法的负载均衡调度算法

说明书

技术领域

本发明属于网络集群服务器技术领域，具体为一种基于Q值法的负载均衡调度算法。

背景技术

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。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于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，本发明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：

(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(1)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：

(1)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。

本发明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。

具体实施方式