[发明专利]一种基于最大熵原理的负载均衡调度方法

摘要

一种基于最大熵原理的负载均衡调度方法，将热力学熵的概念引入负载均衡中，研究熵与负载均衡的内在联系，以资源的均衡性分配为目标，将负载的均衡调度问题等效为求解系统的最大熵问题，同时给出了系统熵值的理论模型和基本性质，用熵值来作为系统负载均衡程度的衡量指标，根据熵值变化对系统负载进行调度和迁移，使系统更快更好地达到负载均衡的目标，以减少响应时间、增加吞吐率，从而提高集群系统的性能。

主权项

1.一种基于最大熵原理的负载均衡调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据收集到的各个服务器节点的CPU利用率、内存利用率以及磁盘空间利用率的信息，在t时刻，计算出各服务器节点的负载量L_i(s_i)＝k₁C(s_i)+k₂M(s_i)+k₃H(s_i)，C(s_i)、M(s_i)、H(s_i)分别表示服务器节点的CPU利用率、内存利用率以及磁盘空间利用率，k₁、k₂、k₃分别表示所占的权重值，进而求得各个服务器节点的相对负载率p_i和平均相对负载率公式如下：其中，n为服务器节点的数量；进而求得此时系统的熵H(t)，公式如下：步骤2：用此时系统的熵值H(t)同阈值H°进行比较：①若H(t)＜H°，则说明此时系统负载平衡状态不好，需要进行负载迁移；将相对负载率的服务器节点按p_i的值降序组成队列Q_s，即需要进行负载迁移的服务器队列；将的服务器节点按p_i的值升序组成队列Q_t，即可以接收负载的服务器队列，转向步骤3执行迁移操作；②若H(t)≥H°，则说明此时系统负载较均衡，不需要进行迁移，查看是否有新的服务请求需要调度，若没有则返回步骤1重新计算下一时刻；否则，转向步骤4执行服务请求调度操作；步骤3：依次遍历Q_s和Q_t队列，取出节点S和T，在保证迁移之后系统熵值增加的前提下，将S上的负载迁移到T上，对于节点S，若迁移之后则结束，从Q_s队列中删除该节点S；对于节点T，若迁移之后则结束，则从Q_t队列中删除该节点T，直到其中某个队列为空时，该次迁移结束，返回步骤1；步骤4：对新的服务请求进行调度：按相对负载率p_i升序排列组成队列Q，扫描队列Q上的服务器节点，找出该任务放置后熵值增加且最大的节点S，若节点S存在，则将服务请求调度到节点S上，完成服务请求调度，返回步骤1。