[发明专利]云平台中负载平衡的优化方法

权利要求书

1.一种云平台中负载平衡的优化方法，其特征在于，包括：

云平台管理节点接收虚拟机的数据库访问请求，所述数据库访问请求包括附加信息，用于分布式存储节点进行提取并对虚拟机进行访问特性建模，并分配合适的局部目标服务级别；

根据所述访问特性，将全局目标服务级别分解成各个存储节点所需要的局部目标服务级别，为各数据库访问请求加上时间戳，最后经由调度器调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据库以固定长度的页面为最小单元进行数据管理，页面类型包括数据记录页、索引信息页和版本信息页；

其中数据记录页记录了该存储节点在某段时间的实时值、质量码与时间戳，当该页记录过程发生异常时不会切换页面，而是使用累加的版本号和异常发生时的页面记录偏移量进行标识；索引信息页记录数据记录页的简要信息、数据记录页的版本变化标识、页面编号和时标索引等；版本信息页记录各版本号对应的起止时间、所关联的数据记录页起始编号及其页面记录偏移量，各页面间以链表方式进行关联，实现指定时间段存储数据的快速定位；

并且由主备份所在存储节点在数据页写入磁盘的同时将其发送至指定的单个或多个备份节点，从而实现多个备份的写入操作，在页面成功写入磁盘后通过消息通知主备份所在存储节点；同时，在各备份节点定期进行自检操作，通过检测指定存储节点所有版本编号的连续性，以及各版本中所有数据记录页编号的连续性，确认是否存在数据缺失，如果数据是完整的，则在结果文件中记录当前的检测位置，防止已检测的数据内容被重复检测，否则将发起修复操作，所述修复操作包括：

(1)与主备份所在存储节点进行协商，确定缺失的数据记录页对应的编号范围；(2)向主备份所在存储节点请求缺失的数据记录页，在获取到所有页面后追加写入当前归档文件，并修改索引信息页中维护的时标索引信息；(3)如果存在版本号变化，则对应的版本信息页也将进行同步，以保证所有版本编号的连续性。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当来自查询虚拟机的查询请求经访问请求协调器路由后，首先提交给云平台管理节点，由云平台管理节点依据查询时间长度决定是否将查询请求进行分解，如果查询时间跨度大于预设值，则将原始查询请求按时间范围分解为多个子查询请求，并指派给多个存储存储节点，查询虚拟机获取到应答信息后，与每个存储存储节点建立直连，分别完成各自的本地数据查询流程，如果不需要进行查询请求分解，则在主从备份节点中选择合适的单个存储服务器进行后继查询；

各数据存储服务器在接收到本地查询请求后，将依据版本信息页中的内容判断查询时间范围内是否存在版本更新，如果该时间段内的过程数据属于同一版本，则直接由索引信息页定位到实际存储位置进行数据读取，否则将按各版本更替时间点进行查询范围分割，各分割区间内使用最新版本的数据进行拟合，从而完成本地数据查询流程；在各存储存储节点进行查询结果缓存，处理本地查询请求时优先在查询结果缓存中查找是否有对应记录，一旦查找成功则直接返回缓存结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将全局目标服务级别分解成局部目标服务级别，进一步包括：

每个虚拟机预设一个全局的目标服务级别，该虚拟机第1次访问某个节点时会将全局目标服务级别配置附加在数据库访问请求后，分布式存储节点提取出虚拟机的全局目标服务级别后便需要计算出合适的局部目标服务级别，该局部目标服务级别要反映当前分布式存储节点在这个虚拟机访问的所有节点中所占的比重，并实时更新；

记(σ_i，ρ_i，δ_i)为虚拟机VM_i的全局目标服务级别，(σ^j_i，ρ^j_i，δ^j_i)为VM_i在分布式存储节点n_j的局部目标服务级别，其中1≤i≤VN，VN为虚拟机的个数，1≤j≤NN_i，NN_i为第i个虚拟机中分布式存储节点的个数，δ_i为虚拟机VM_i的最大响应时间，σ_i为虚拟机VM_i的最大突发负载量，σ^j_i为虚拟机VM_i中节点的n_j的最大突发负载量，δ^j_i为虚拟机VM_i的节点的n_j的最大响应时间；

将全局平均吞吐率ρ_i分配到各个节点，定义如下：

σ^j_i＝σ_i；

ρ^j_i＝μ^j_iρ_i；

δ^j_i＝δ_i；

其中μ^j_i表示局部目标服务级别ρ^j_i在全局目标服务级别ρ_i中所占的比例；

将μ^j_i进一步分解为两部分：历史访问比例和近期访问比例，令H^j_i表示历史访问比例，R^j_i表示近期访问比例，α_i表示历史访问比例的贡献因子，将μ^j_i表示为H^j_i和R^j_i的线性组合：

μ^j_i＝α_i·H^j_i+(1-α_i)·R^j_i

令主机中的访问请求协调器为虚拟机VM_i记录2个数据：C^t_i和D^t_i，其中C^t_i表示到时刻t为止虚拟机VM_i已完成的数据库访问请求数；D^t_i表示截止到时刻t虚拟机VM_i总共发出的数据库访问请求数；

每当访问请求协调器分发一个数据库访问请求，便将相对应的2个数据C^t_i和D^t_i添加到该请求的结尾；在分布式存储节点n_j中，调度器维护虚拟机VM_i最近数据库访问访问请求的C^t_i和D^t_i，并记录本节点为虚拟机VM_i完成的请求总数S^j_i，通过以下过程获得历史访问比例H^j_i和近期访问比例R^j_i：

H^j_i＝S^j_i/C^t_i

R^j_i＝1/(D^t_i-D^t_-¹_i)

最终获得将全局平均吞吐率ρ_i分配到各个节点的资源量：

ρ^j_i＝μ^j_iρ_i＝[α_i·H^j_i+(1-α_i)·R^j_i]·ρ_i＝[α_i·S^j_i/C^t_i+(1-α_i)·1/D^t_i-D^t-1_i]·ρ_i。