[发明专利]一种面向混合云应用的负载均衡方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于新型计算机系统结构云计算领域，更具体地，涉及一种面向混合云应用的负载均衡方法与系统。

背景技术

随着云计算技术的快速发展，其应用范围越来越广，国内外互联网巨头、电信运营商和一些初创团队纷纷参与到“云”的浪潮，伴随着移动互联网的兴起，抢红包、抢车票，双十一促销等活动频频出现，云计算作为互联网后台支撑的地位已经不可或缺，可以说“云”的概念已经深入人心。

虽然使用公有云，企业可以在产品快速部署上线、搭建测试环境、减少运维开支等方面占有很大优势，但是很多企业都拥有自己的IT基础设施，他们更愿意构建自己的私有云。然而，当私有云资源不够用时，通过向额外的云进行资源扩展来减轻私有云的负载是最实际的做法，混合云的出现让用户既能享受云计算的好处又不浪费目前已有的计算设备。

思科云指数报告显示：到2018年，超过四分之三(78％)的负载将在云数据中心处理，22％的负载在传统的数据中心处理，这说明使用混合云是未来几年的必然趋势。混合云的目标是用户可以用统一的方式使用和管理私有云和公有云，使其在同一组织下提供无差异的功能。

混合云架构需要对整个系统、租户、管理员进行统一操作，自然就要求云提供商提供一个统一的云管理平台。然而，目前混合云管理并没有一个很好的解决方案，特别是没有消除负载均衡所带来的挑战，甚至在混合云平台上部署的应用，其弹性规模进一步强调了负载均衡的重要性。另外，服务等级保证(SLA)、安全性、操作敏捷性和花费可控性都是负载均衡服务所需要达到的目标。

目前市场上出现的混合云管理工具常见的有开源的ManageIQ和Red Hat基于该开源系统所开发的CloudForm。经过调研发现，这些工具虽然对多云平台进行了很好的融合和统一化管理，但在负载均衡方面的工作仍然停留于虚拟机层次，无法针对云应用爆发时对云资源做出智能调整，不能满足用户成本效益最大化的需求。例如，不同云提供商提供的IaaS虚拟机种类不同，价格也不同，如果不能选择性价比最高的虚拟机，当云应用爆发时将会给用户带来不必要的额外成本和资源浪费。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于解决现有混合云计算系统中存在的云应用负载均衡问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种面向混合云应用的负载均衡方法，包括以下步骤：

(1)应用注册模块在混合云负载均衡服务器上注册云应用身份ID、网络入口、应用类型、端口号和云应用对CPU、内存、存储资源的需求信息；

(2)针对某个云应用，云注册模块在混合云负载均衡服务器上注册云应用身份ID、预算设定、虚拟IP地址(VIP)和初始化负载状态信息，并且启动云端代理模块；云端代理模块根据云应用的资源需求信息选择虚拟机实例类型，部署应用，构建虚拟机模板，利用压力测试工具得到单个虚拟机的最大处理能力并将最大处理能力发送到混合云负载均衡服务器端；

(3)任务流接收模块启动，混合云负载均衡服务器开始接收任务流，根据任务请求的类型、网络访问地址和端口号放入到相应云应用的任务请求队列中，并根据任务流的速率曲线预测任务流的到达趋势；

(4)私有云和公有云端的云端代理模块分别开始收集负载状态信息和资源状态信息，并以心跳包形式周期性发送到混合云负载均衡服务器；

(5)负载信息采集模块接收来自云端的负载状态消息，以应用-云键值对形式记录存储；

(6)功能模块中的调度算法子模块从负载信息收集模块得到的云应用负载状态信息和资源状态信息等数据，利用基于成本最小化的最小连接调度算法，计算出各个云的云优先度；

(7)功能模块中的任务转发子模块周期性从任务流队列中取出任务，并根据步骤(6)得到的该云应用下的各个云的云优先度，选择云优先度最大的云为目标进行任务转发；

(8)云端代理模块接收任务请求，将任务请求转发到虚拟机上的云应用，云应用处理任务请求；

(9)管理模块的扩容缩容子模块使用基于贪婪策略的资源分配算法，根据从任务流接收模块得到的任务流负载趋势，对每个可扩展公有云依次计算得到负载程度预测值，与用户设置的扩容缩容阈值进行比较，触发扩容缩容指令发送到相应公有云上的云端代理模块；

(10)云端代理模块接收扩容缩容指令，调用本地扩容缩容方法完成操作，并向云注册模块反馈完成结果；云注册模块接收云端代理模块完成扩容缩容的反馈信息，若执行成功则更新相应的云资源状态信息，若由于资源不够或者超出预算而失败，则将该云标识为不可扩展公有云，重新触发扩容缩容子模块，转入步骤(9)；