[发明专利]一种动态周期的媒体服务器负载均衡算法

说明书

一种动态周期的媒体服务器负载均衡算法涉及服务器集群负载均衡技术的算法领域。本方法包括步骤如下：(1)收集服务器节点的负载信息，进行加权平均，计算出每个服务器节点的总负载；(2)根据负载参数动态调整周期值，实现周期随负载变化的动态更新；(3)自定义负载均衡算法模块,实现加权一致性哈希算法；通过模拟退火算法动态调整加权一致性哈希算法的权值向量。本发明提高了权值更新的效率，实现了实时性负载均衡，同时保持了服务器集群的稳定性和用户session一致性。

技术领域

本发明涉及服务器集群负载均衡技术的算法领域，特别涉及一种基于加权一致性哈希算法的改进负载均衡算法。

背景技术

随着互联网技术的普及和发展，互联网用户快速增加，同时新媒体不断涌现，更多的人开始使用互联网来观看视频或直播、进行网络会议、视频互动等。传统视频直播和会议软件采用C/S架构，近年来随着以HTML5为代表的Web技术的高速发展，基于Web浏览器的B/S架构直播日渐兴起。

WebRTC(Web Real-Time Communication,网页实时通信)是一种不必使用插件就可以在浏览器之间进行实时通信的开源技术.目前大多数主流浏览器(例如Chrome、Firefox、Safari等)都已支持WebRTC功能，WebRTC建立实时通信主要包括两个步骤:信令交互和媒体传输。信令交互方面开发者可以根据需要选用合适的协议(JSON、SIP等)；媒体传输常用P2P方式传输媒体流，当用户量较高而P2P不能满足并发需求时，则采用媒体服务器转发方式扩展并发量。

Kurento Media Server是一个开源的WebRTC媒体服务器,提供了一系列API简化WebRTC应用程序开发流程。单台Kurento媒体服务器满足实时通信要求的最大并发量是175,当用户量超过175时,就会出现明显的卡顿现象。

为了提高并发量，必须采取媒体服务器集群的方式，在现有的服务器集群方案中，常用Nginx、LVS等作为负载均衡器分配用户请求到后台服务器。其中Nginx中自带的经典负载均衡算法有轮询法(Round Robin)、基于ip的哈希法(IP_hash)、基于url的哈希法(url_hash)、最小响应时间法(fair)等，前4种算法都可根据服务器节点的处理能力而对服务器节点分配不同权值，进行静态加权或动态加权。

静态加权以服务器处理能力固定权值，当并发量较高时，服务器节点的实时剩余负载能力并不能以初始权值来判断，可能会导致负载分配的不均衡。动态分配权值算法一般以任务请求数、CPU利用率、内存利用率、带宽利用率和其他参数等作为负载参数，每个固定周期读取当前服务器节点负载，综合计算后根据节点总负载量来实时分配权值,具有较好的负载均衡能力，但是也存在着一定的不足，比如当瞬时负载较高时，用户请求会大量分配给权值较高的服务器，降低该服务器节点的处理能力，但因为未达到周期值，服务器权值并未更新，该服务器节点依然大量接收请求，无法满足实时性负载均衡的需求。

发明内容

为了解决存在的上述问题，本发明提供了一种动态周期的加权一致性哈希的负载均衡改进算法，利用二次指数平滑法，通过请求量的历史数据，预测下个周期的任务请求量，从而计算下一个周期的周期值。此方法是在Nginx负载均衡器自带的负载算法基础上，实现加权一致性哈希算法，将权值映射为哈希环中虚拟节点的个数，通过模拟退火算法来动态调整，能够满足用户将同群组客户端转发到同一台服务器节点上，保持session一致性的需求。

为了实现以上目的，本发明主要通过以下技术方案实现：

一种动态周期的媒体服务器负载均衡算法，其特点是，包括如下步骤：

(1)收集服务器节点的初始处理能力，参数包括服务器的CPU、内存、带宽。计算出节点的初始权重K0,初始化负载均衡服务；

(2)每个周期内，通过负载均衡器收集服务器节点的负载信息，参数包括CPU利用率、内存利用率、带宽利用率，任务请求数；