[发明专利]面向SWIM系统改进的加权最小连接调度算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种服务调度算法，结合广域信息管理系统(System Wide Information Management，SWIM)本身的建设需求，提出了一种基于加权最小连接WLC(Weighted Least-Connection)调度的改进的动态权值算法，该算法会科学的选取负载参照指标，实时更新服务器的权值，为系统提供更加科学高效的请求调度连接。

背景技术

SWIM系统是信息化整合下一代空中交通管理的核心，它是一个高度集成的大规模网络系统。利用SWIM网络框架可以实现机场、空管运行中心、航空公司等多方面多部门之间的数据安全交换和信息共享。随着我国民航业的快速发展，民航信息化网络系统的建设基本完善，然而民航运输需求的迅速增长与空管处理能力和航空运输总体容量不足的矛盾日益突出，民航业在迎接前所未有的机遇的同时也必须面对这种矛盾带来的挑战。因此，加强对现有的民航信息网络系统的升级改造和建设我国的SWIM系统迫在眉睫，航空交通信息管理对国家安全十分重要，对保障SWIM系统在恶意攻击和灾难下的生存能力，以及保证其服务的完整性和可用性意义非凡。

SWIM是一个介于IP网络层和应用层之间的大规模分布式网络，可以实现机场、航空公司、塔台等多方面的信息共享和数据交换，并为不同子系统的统一调度和协同共筹提供网络保证。SWIM有大型的控制调度中心，对相关各端进行调度控制，图1即为面向SWIM系统应急响应与灾难恢复的体系框架。

SWIM网络系统按照功能的分层结构可分为公共数据传输层、公共信息管理层和共享数据应用层三个层次，SWIM公共数据传输层实现SWIM平台对共享航空飞行资源数据的采集；公共信息管理层实现对SWIM承载业务的负载均衡、配置和数据转换等；共享数据应用层实现WEB客户端发送订阅请求。

在不同的地理位置如机场前端、空管数据采集中心、管控中心等分别存放着不同的服务器，他们共同采集数据，并将数据传递给后端的数据存储库，每个节点之间均是通过网络连接的，它们属于SWIM网络系统的公共数据传输层，实现SWIM平台对共享航空飞行资源数据的采集；在前端存在一个SWIM前端调度平台，当用户需要与后端的服务节点建立连接并访问节点数据时，首先要访问SWIM网络前端调度器，它属于SWIM网络的公共信息管理层，实现对SWIM承载业务的负载均衡、配置和数据转换，实现应急响应预案等，SWIM调度器将用户的服务请求通过调度算法发送到后端服务节点中，使其与用户建立连接，当调度的服务器不能提供服务的时候，SWIM调度器则可以通过一定的调度算法将服务请求调度到其他服务节点中，保证服务的正常提供；当后端服务器的数据库系统发生异常宕机而无法提供服务的时候，系统切换到远端的异地数据库中，继续为用户提供服务，保证整个系统的可生存性。

SWIM网络需要提供24*7的实时服务，任何服务的中断和关键性数据的丢失都会造成不可估计的损失，因此保证SWIM网络的可用性和鲁棒性非常重要。Linux虚拟服务器LVS(Linux Virtual Sever)技术是优秀的集群性能解决方案，它既可以解决服务集群中的节点中负载失衡的问题，保证服务器集群的服务的质量，又可以在服务节点发生宕机、瘫痪等情况下自动恢复服务，大大增加其可靠性和生存能力，加权最小连接调度WLC算法就是IPVS内核中存在的一种调度算法，它是对最小连接LC(Least-Connection)调度算法的改进，在考虑到集群系统节点的连接数的同时兼顾节点的性能，为不同性能的节点配置不同的权值，以实现在调度连接时系统集群整体的负载平衡。

加权最小连接调度WLC算法的描述如下：

假设有一组SWIM服务器，W(S_i)表示服务器S_i的权值，C(S_i)表示服务器S_i的当前连接数，所有服务器当前连接数的总和为：

CSUM＝∑C(S_i) (i＝0，1，..，n-1)

当前的新连接请求被发送至服务器S_m，S_m需要满足如下条件：

(C(S_m)/CSUM)/W(S_m)＝min{(C(S_i)/CSUM)/W(S_i)}

其中，W(S_i)是非零值，(i＝0，1，.，n-1)，由于CSUM为常量，因此，S_m的判定条件可以简化为：