[发明专利]一种负载感知的自适应阈值过载迁移方法

权利要求书

1.一种负载感知的自适应阈值过载迁移方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤101、初始化变量，开始时首先维护服务信息表，系统在处理机上登记进程的PCB信息，当服务器轻载时，D为本地处理机，S为空，此时系统不存在迁出服务；集群中的所有服务器向负载均衡控制模块发送服务状态信息，负载均衡控制模块协调汇总后生成负载状态表信息；具体步骤为：

服务登记信息表是对服务器中正在进行的服务进行记录的一种数据结构，每个服务器节点维护一个服务登记信息表；上述数据结构描述为一个向量α_i(P，D，S，T，PCB)；其中i表示集群中的第i个服务器，i∈[1,n]；P是进程标识符，描述了系统中每一个进程的ID；D是待迁移进程所属的源主机ID；S是待迁移进程所要迁往的目标主机ID；T是迁移过程中的迁移类型，如负载过重迁移、宕机迁移；PCB记录该服务CPU现场信息、堆栈信息、以及进程资源清单相关信息，用于在目标处理机对迁移服务进行恢复；

系统负载状态表是由当前集群系统中所有服务器共同维护的，主要用于描述系统中各台服务器的忙碌程度；系统状态表用一个向量β(N,L,C)来表示；其中N表示为处理机的ID；

N∈[S₁,S₂,S₃,...,S_n]

L是当前时刻t服务器i的负载值，L详细描述了当前服务器中所有节点的闲忙程度以及可利用状态；

其中是第j种服务类型对计算机总开销的贡献值；C_ij表示第i台服务器节点第j种服务类型所占的开销；T_ij(t)是在t时刻，服务器节点i接受的j服务类型的数目；

C代表当前处理机的状态，其中L_o表示当前系统负载均值，当L_i大于L_o时，当前服务器为重载，标记为W；当L_i小于等于L_o时，表示为轻载服务器，标记为E；当服务器不可用时，标记为D；

其中f是跟服务器性能相关的权值，该权值采用加权集合平均数计算得到；

步骤102、运行负载均衡算法：

根据不同的业务场景部署相应的负载均衡算法：具体为：

加权轮询算法，适用于服务器性能相差不大的集群，任务队列的每个成员分配任务的概率相同；

随机算法，其中用户请求随机分发给后台的各个服务器，其中，随机函数的选取直接影响算法的好坏；

比率算法，依据各个服务器的负载能力分配，权值决定请求的分配概率，综合考虑了服务器性能的差异性；

最少连接算法，依据服务器连接数分配用户请求，忽略了请求消耗资源的不同，适用于请求类型单一的集群；

预测模式，基于应用程序的行为对处理器分配工作负载，从中选择一台服务器分配用户请求；

步骤103、确定是否存在需要强制迁移的处理机：

在系统运行过程中，当服务器自身的物理故障或者是人为原因，导致该服务器不能够正常提供服务，此时必须把用户所有的请求强制迁移出去；保证所有的请求在最短时间内迁出；

步骤104、检查服务器是否过载：

在系统运行过程中，定期的监测系统的运行情况，以服务器设定的过载阈值为基准，判定服务器是否过度负载；该阈值随服务器收到的用户并发量的变化而变化；当服务器在某一段时间接收过多的请求时，适当的调高负载阈值，当服务器较空闲时，则适当降低负载阈值；如果服务器超过过载阈值，则进行下一步；

过载阈值的设定，如果过载阈值设定偏小，则会很容易触发过载迁移策略，导致服务器计算资源的浪费；相反，如果过载阈值设定过大，则很难触发过载迁移或者刚进行过载迁移服务器节点就变得难以恢复导致迁移代价巨大，则会导致某个节点很容易达到用户宕机的红线，所以服务器过载阈值的设定有区别性；具体的阈值调整方法为：

其中W_old是根据系统性能不同而设定的过载阈值，W_new为新生成的阈值，N为监测到的用户请求分发到服务器的并发量，N_min，N_max为预先设定的过载区间；当NN_min时，增大过载阈值，使更多的服务请求能够被接收；反之当NN_max时需要减小过载阈值，把超过负载能力的任务迁移出去，防止服务器过于沉重或者宕机；k₁设置为1.2，k₂设置为0.8；

步骤105、基于负载感知的迁移服务选取：

当服务器过载时，对服务器上的服务进行迁移，保证系统负载率最小且迁移代价最小；

服务选取方法是一种启发式方法，迭代的选择满足要求的服务进行迁移，具体步骤如下：

A、获取服务器上所有服务的集合V，置最小需要迁移的服务集合V_min＝V；

B、对集合中的各个服务按照负载值大小进行排序，并且令索引i＝1，置V_m为空，j＝1；

C、若|i+j||V|，则已遍历出当前算法，算法终止；否则选择第i+j个服务为迁移服务，并把该服务加入到V_m中，若V在移出该服务后，服务器处于负载阈值之下转入步骤D，否则执行j＝j+1，循环步骤C；

D、若V_m中的负载值小于V_min负载值，则更新V_min，V_min＝V_m，并且i＝i+1，返回步骤B。