[发明专利]基于双加权最小连接算法的云计算负载均衡调度算法

说明书

技术领域

本发明属于网络技术领域，更准确地说，本发明涉及一种云计算数据中心负载均衡调度策略方法。

背景技术

云计算数据中心有着十万百万规模的服务器或PC机等，资源数量大，异构性强。其中，数据中心服务器的负载均衡问题直接影响到整个系统性能的好坏，因此负载均衡调度算法的研究已成为人们关注和研究的热点。

云计算数据中心按用户需求根据调度策略动态地将资源服务器分配给用户。由于数据中心服务器资源处理性能不一致或者用户需求规格（比如，用户请求服务的时间长度，问题难度）不一致，如果采用简单的分配调度方法，例如常用的轮转法、加权轮转法、最小连接算法、加权最小连接算法、哈希法等，很难达到物理服务器真正的负载均衡。

具体而言，轮转调度算法就是将外部请求按顺序轮流分配到集群中的服务器上，算法简单但不适用于物理服务器处理性能不一致的情况。加权轮转调度算法是用相应的权值表示服务器的处理性能，根据权值的高低按轮循方式分配请求到各服务器，在轮转法的基础上考虑了物理服务器处理性能不一致的情况，但是当用户需求规格不一致时仍然存在负载不均衡的问题。最小连接调度算法是把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器，这一方法无法解决服务器处理性能不一致和用户需求规格不一致而造成的负载不均衡问题。加权最小连接调度算法是用相应的权值表示服务器的处理性能，在调度新连接时尽可能使服务器的已建立连接数与其权值成比例，这一方法同样无法解决用户需求规格不一致造成的负载不均衡问题。哈希法预先设定一个哈希函数，用于映射用户需求的虚拟机到相应的物理服务器上，执行速度较快，但如何设计一个哈希函数既满足用户的需求又满足物理服务器配置不一致并且解决负载不均衡的问题几乎是不可能的。

加权最小连接调度算法是在最小连接调度算法基础上发展而来，是LVS（Linux Virtual System）默认的负载分配算法。这种算法适用于服务器节点处理性能有差异的情况，但是仍然存在着以下几个不足的地方：（1）对服务器性能权值的设置不能准确的反映节点的真实处理能力。由于权值是事先根据服务器节点的配置情况和管理员的经验设定的，随着运行时间的增加，有些节点负载已经很重，但仍不断收到连接请求，而有些节点却处于空闲状态，使得这些事先设定的权值已不再能准确的反映出节点的真实处理能力，造成整个系统负载发生倾斜，影响系统性能的发挥。（2）仅仅以连接数来表示节点负载，并不能很准确的表示服务节点的实时负载情况。连接数在一定程度上能反映出节点的负载情况，但只是个数量上的反映，而没有考虑不同请求任务类型之间的差异，所以也不能反映出节点的实时负载情况。例如在WWW服务中，假设两台服务器某刻保持着相同的连接数，但是一台服务器处理的是多媒体视频的传送请求，而另一台只是负责处理传送纯文本的网页信息。由于处理不同的请求所耗费的时间和系统资源不同，两台服务器此时的负载显然是存在差异的。因此仅依靠连接数来衡量负载是不全面的。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术中加权最小连接调度算法的不足，提供一种基于双加权最小连接算法的云计算负载均衡调度算法，从而实现更好的负载均衡。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1）对于每台服务器，计算出各服务器上所有的任务权值之和与服务器性能权值之比；

2）当有新的请求任务到达时，将新的请求任务分配到步骤1）中计算出的服务器上所有的任务权值之和与服务器性能权值之比最小的服务器上。

本发明的进一步特征在于，所述服务器性能权值的计算方法如下：

设有服务器组为S={S₀,S₁,…S_n-1},服务器S_i的CPU个数用Cnt(S_i)表示，CPU处理速率用C(S_i)表示，CPU空闲率用Vc(S_i)表示，内存容量用M(S_i)表示，内存空闲率用Vm(S_i)表示，服务器性能权值用W(S_i)表示，则：

W(S_i)＝k₁*Cnt(S_i)*C(S_i)*Vc(S_i)+k₂*M(S_i)*Vm(S_i)