[發明專利]一種云環境下動態負載均衡方法

在審

• 申請號: 201811109446.2
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109120715A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 李擁軍;鄭旭;謝嶸;邱雙旭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G06F9/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

本發明公開了一種云環境下的動態負載均衡方法。該方法針對云存儲系統中的大規模數據并發訪問問題，通過監控后端服務器集群中節點的CPU、內存、磁盤資源占用，結合云存儲系統中應用程序對各類資源敏感程度的不同，使用TOPSIS算法為這些指標計算重要性比例，然后根據所定義的公式，為每一個節點計算負載程度。調度器隨后根據該節點的權值進行動態調整，以實現數據訪問的高效處理的同時充分利用服務器資源。本方法還為每一個節點定義了允許提供訪問服務的資源占用閾值，超過該閾值的節點將被移出服務隊列。本方法解決了常見負載均衡算法在復雜環境下表現出來的穩定性差和資源調度不均衡的問題，實現了一個兼具高可用性和高性能特點的云環境資源調度算法。

技術領域

本發明涉及一種負載均衡方法，特別是涉及一種用于處理云存儲系統中大規模數據并發訪問請求的動態負載均衡方法；屬于一種云環境下的資源調度方法。

背景技術

傳統的互聯網模式中，企業需要對所需求的計算和存儲資源提前進行預估。由于不同企業務規模大小不一，其對資源的需求量往往也有較大區別。此外，為了能夠正常處理高峰期可能發生的業務增長，往往會儲備一定量額外的資源。這通常會導致資源利用率低，最終造成企業運營成本高昂。隨著云計算時代的到來，企業引入云存儲系統后，使得資源利用率得到了極大的提升。

在云環境下，所涉及的數據吞吐量往往達到了TB甚至PB級別，單位時間的并發訪問數量也很大。因而，將大規模的數據訪問請求進行合理的調度，分發到后端存儲集群中處理效率最高的節點，對于整個云環境下的數據訪問效率至關重要。針對以上問題，現有的技術提出了以下方案。具體來講，主要包括：

1)輪詢調度，負載均衡調度器將來自用戶的訪問請求輪流的發送到后端的每一個節點上。這種算法不考慮后端集群中的每一個節點本身的性能和其當前負載，對于負載均衡調度器來講，每一個節點都處于同等地位。經過數學分析，這種算法的問題在于，在節點出現故障后，某個數據訪問請求被成功處理的概率將大大降低，并且無法充分利用后端服務器的資源。

2)最小連接數算法，負載均衡調度器記錄了后端服務器集群中每一個節點的具體連接數，該連接數表明了當前該節點正在處理的請求數目。調度器會從后端節點中選擇一個連接數最小的節點，用于處理當前請求。這種算法的問題在于由于節點的硬件配置不一，連接數往往不能真實反映其負載情況。

3)加權輪詢算法，負載均衡調度器會為后端集群中的每一個節點賦予一個權值，權值越大那么某請求被分配到該節點的概率越高。這種算法的問題在于大規模集群中節點的負載情況是實時變化的，使用固定的權值，往往無法實時集群的實時負載情況。

發明內容

本發明針對現有的負載均衡方案在復雜集群環境下存在不足，對大規模云存儲系統數據訪問請求調度提供一種處理效率高，可避免資源占用率過高帶來的節點宕機或是其他軟硬件故障的動態負載均衡方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種云環境下動態負載均衡方法，包括如下步驟：

1)客戶端與負載均衡調度器建立TCP連接；

2)負載均衡調度器將客戶端傳輸過來的數據存儲、數據共享和數據備份請求解析為具體的文件讀寫操作；

3)負載均衡調度器獲取后端服務器集群中的每一個節點資源占用情況，利用節點資源占用情況計算節點的負載程度；

所述節點資源占用情況是以S_i表示集群中的第i個節點，第i個節點當前的CPU資源占用記為Load_cpu(S_i)，內存資源占用為Load_mem(S_i)，磁盤I/O占用為Load_io(S_i)，計算方法分別為：