CN105516325A - 一种根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网技术领域，特别是一种根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段及方法，该***包括两级负载平衡模块：集群负载平衡模块和服务节点平衡模块；其中，集群负载平衡模块负责集群之间的负载平衡，处理潮汐效应和高峰负荷等重应用负载的情况；服务节点平衡模块负载集群内部各个服务器的负载平衡，处理一般应用负载的情况。本发明能够同时处理一般情况和高负荷的情景，有效的实现负载迁移，提高资源的利用率，减少资源消耗。

Description

一种根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，特别是一种根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段。

背景技术

云是一个包含有大量可用虚拟资源的资源池，实现资源按需分配。所谓资源按需分配就是根据应用需求进行动态资源分配，当应用负载较大时，增加服务资源；当应用负载较小时，减少服务资源。

为了实现资源按需分配，需要采用弹性扩容的方法，当增加存储资源或计算资源等服务资源时，能够将新增加的资源添加到已有资源中，形成一个整体对外提供服务，实现弹性扩容。另外，还需要采用流量分发的方式，将原本在老处理节点上处理的任务分流一部分到新节点上。

因为任务的类型不同，服务器的处理能力不同等，随机选择资源会造成负载不均衡等问题。为了合理的把负载分配给不同的服务器，需要应用响应能够正确反映各个服务器能力及网络状态的负载均衡算法。当服务器处于低负载状态或过载时，通过负载重分配和迁移，动态关闭和重启物理机，实现负载均衡，获得更高的***效率。通过这种根据不同的负载动态地重新配置虚拟资源的方法，可以实现资源的有效利用。

中国发明专利申请CN104394224A公开了一种负载均衡***，包括对云节点提供负载均衡服务的负载均衡模块，若干用于对云节点的负载进行均衡计算与对后端模块进行动态健康检查的监听模块，若干用于设置与云节点所对应服务权重的后端模块，能够动态地对后端模块进行监控，进行网络请求的转发，从而提高了云节点的可靠性。但该发明基于OpenStack架构，主要解决的是云计算平台中网络访问的并发性问题，只是对计算机集群中的虚拟机的负载进行简单采集，并没有考虑负载的动态变化，从而影响了用户体验，甚至无法满足部分用户的请求。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提出了一种根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段。本***包括两级负载平衡模块：集群负载平衡模块和服务节点平衡模块；其中，集群负载平衡模块负责集群之间的负载平衡，处理潮汐效应和高峰负荷等重应用负载的情况；服务节点平衡模块负载集群内部各个服务器的负载平衡，处理一般应用负载的情况。

进一步的，当有新任务到达时，负载平衡模块工作；如果当前的资源无法满足需求，则进行资源弹性扩容，对扩容的资源重新进行负载平衡和流量分发：当发现有空闲资源或低效率资源时，进行资源回收，对回收后的资源重新进行负载平衡。

进一步的，当资源需求增加时，先在已有集群内开启新的服务器，当已有的集群剩余资源无法满足新到达应用的资源需求时，开启新的集群进行服务。

本发明还提出一种负载平衡方法：

4)当无资源弹性扩容和资源回收时，有新任务到达时，将应用负载分配

给如下的服务器：

$s^{\′}=\underset{s\∈\{1,2,S\}}{\min }\{U_{\max ,s}-U_{now,s}-U_{req}\},U_{\max ,s}-U_{now,s}-U_{req}\≥0$

其中，U_max，s表示服务器s最大能够提供的资源；U_now，s表示当前任务已占

用的服务器s资源；U_req表示新到应用的资源请求。

5)当有资源弹性扩容时，将服务器s′上的部分负载迁移到新服务器上

$s^{\′}=\underset{s\∈\{1,2,S\}}{\max }(U_{now,s}-U_{\max ,s}+U_{req}),U_{now,s}-U_{\max ,s}>0$

其中，U_max，s表示服务器s最大能够提供的资源；U_now，s表示当前任务已占用的服务器s资源；U_req表示新到应用的资源请求。迁移的资源为U_add＝U_now，s′-U_max，s′+U_req。

6)当有资源回收时，将服务器s₁上的部分负载迁移到服务器s₂上

其中，U_max，s表示服务器s最大能够提供的资源；U_now，s表示当前任务已占用的服务器s资源。迁移的资源为：

采用上述的集群负载平衡和服务节点平衡两级负载平衡手段后，能够同时处理一般情况和高负荷的情景，有效的实现负载迁移，提高资源的利用率，减少资源消耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的***框图。

图2为本发明负载均衡的流程图。

图中：1为集群间负载平衡模块，2为集群，3为集群内负载平衡模块，4为服务器节点。

具体实施方式

如图1所示，本发明的物联网检测***包括两级负载平衡模块：集群间负载平衡模块1和集群内平衡模块3；其中，所述集群间负载平衡模块1负责集群2之间的负载平衡，处理潮汐效应和高峰负荷等重应用负载的情况；所述集群内平衡模块3负载集群内部各个服务器节点4的负载平衡，处理一般应用负载的情况。

进一步的，当有新任务到达时，负载平衡模块工作；如果当前的资源无法满足需求，则进行资源弹性扩容，对扩容的资源重新进行负载平衡和流量分发；当发现有空闲资源或低效率资源时，进行资源回收，对回收后的资源重新进行负载平衡。

进一步的，当资源需求增加时，先在已有集群内开启新的服务器，当已有集群的剩余资源无法满足新到达应用的资源需求时，开启新的集群进行服务。

本发明提出的负载平衡方法如下：

1)当无资源弹性扩容和资源回收时，有新任务到达时，将应用负载分配给如下的服务器：

$s^{\′}=\underset{s\∈\{1,2,S\}}{\min }\{U_{\max ,s}-U_{now,s}-U_{req}\},U_{\max ,s}-U_{now,s}-U_{req}\≥0$

其中，U_max，s表示服务器s最大能够提供的资源；U_now，s表示当前任务已占用的服务器s资源；U_req表示新到应用的资源请求。

2)当有资源弹性扩容时，将服务器s′上的部分负载迁移到新服务器上

$s^{\′}=\underset{s\∈\{1,2,S\}}{\max }(U_{now,s}-U_{\max ,s}+U_{req}),U_{now,s}-U_{\max ,s}>0$

其中，U_max，s表示服务器s最大能够提供的资源；U_now，s表示当前任务已占用的服务器s资源；U_req表示新到应用的资源请求。迁移的资源为U_add＝U_now，s′-U_max，s′+U_req。

3)当有资源回收时，将服务器s₁上的部分负载迁移到服务器s₂上

其中，U_max，s表示服务器s最大能够提供的资源；U_now，s表示当前任务已占用的服务器s资源。迁移的资源为：

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段，其特征在于：所述***包括两级负载平衡模块：集群负载平衡模块和服务节点平衡模块；其中，集群负载平衡模块负责集群之间的负载平衡，处理潮汐效应和高峰负荷等重应用负载的情况；服务节点平衡模块负载集群内部各个服务器的负载平衡，处理一般应用负载的情况。

2.根据权利要求1所述的根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段，其特征在于：当有新任务到达时，负载平衡模块开始工作；如果当前的资源无法满足需求，则进行资源弹性扩容，对扩容的资源重新进行负载平衡和流量分发；当发现有空闲资源或低效率资源时，进行资源回收，对回收后的资源重新进行负载平衡。

3.根据权利要求2所述的根据应用负载进行弹性扩容和流量分发扩展的云负载平衡手段，其特征在于：当资源需求增加时，先在已有集群内开启新的服务器，当已有的集群的剩余资源都无法满足新到达应用的资源需求时，开启新的集群进行服务。

4.一种负载平衡方法，其特征在于：

1)当无资源弹性扩容和资源回收时，有新任务到达时，将应用负载分配给如下的服务器：

其中，表示服务器s最大能够提供的资源；表示当前任务已占用的服务器s资源；表示新到应用的资源请求。

2)当有资源弹性扩容时，将服务器s′上的部分负载迁移到新服务器上

其中，表示服务器s最大能够提供的资源；表示当前任务已占用的服务器s资源；表示新到应用的资源请求。迁移的资源为

3)当有资源回收时，将服务器s₁上的部分负载迁移到服务器s₂上

其中，表示服务器s最大能够提供的资源；表示当前任务已占用的服务器s资源。迁移的资源为：