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专利号: 2024116337470
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于服务器集群的负载均衡优化方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:基于服务请求到达集群的频率与集群对请求的处理频率构建集群的请求响应模型,具体包括:设由 个服务器节点 所构成的服务器集群 ,以服务请求到达服务器集群 的频率 与事务处理频率 来描述服务请求给集群带来的负载量,从而构建集群的请求响应模型表达式如下:其中,表示 时刻; 表示服务器节点 上各类请求在 时刻的频率集合;

表示服务器节点 在 时刻对各类请求的处理频率集合; 表示集群中存在的请求种类;

S2:将CPU占用率、内存占用率、磁盘占用率和网络占用率作为熵值法的输入指标,计算其对服务器综合负载的影响程度,再结合各项资源占用率指标构建服务器节点的综合负载计算模型;

S3:基于请求响应模型,结合服务器节点综合负载实时计算请求的响应时间,具体包括:当请求到达服务器集群时,基于该类型请求在服务器节点 中前一时刻的请求频率、事务处理频率 和综合负载 计算本次的响应时间 ,计算式如下:

其中, 表示服务器节点综合负载对响应时间的影响的修正系数,通过采集请求响应时间、服务器节点综合负载、请求频率和服务器对请求的处理频率构建数据样本,使用最小二乘法进行拟合得到;

S4:构建请求调度策略:通过将服务器综合负载与请求响应时间加权求和,计算服务请求被调度到不同服务器的综合选择度,然后将选择度值最大的服务器作为目标节点对请求进行调度。

2.根据权利要求1所述的负载均衡优化方法,其特征在于,步骤S2中,构建服务器节点的综合负载计算模型,具体包括以下步骤:S1:通过熵值法计算资源占用率指标对服务器节点综合负载的影响程度;

服务器节点 在第 时刻的资源占用率指标 表达式如下:其中, 分别表示服务器节点 在 时刻的CPU占用率、内存占用率、磁盘占用率和网络占用率;

采集各服务器节点的资源占用率指标数据,构建评价矩阵 ,其中共有 组观察值,分别从 个服务器节点采集而来,平均每个服务器节点采集 组数据,每组观察值包含4个资源占用率指标;计算模型如下:其中, 表示第 组观察值, ; 表示第 项资源占用率指标, ;

表示第 项资源占用率指标下第 个样本所占的比重,满足 ; 表示第项资源占用率指标的熵值,当 时,令 ; 表示第 项资源占用率指标对服务器节点综合负载的影响程度,满足 ;

S2:动态计算服务器节点 上资源占用率指标在 时刻的权值,表达式为:其中, 表示服务器节点 上第 项资源占用率指标 的上限阈值,取值区间为 ,若 ,则直接将 置为1; 表示服务节点 上第 项资源占用率指标在 时刻所占比重,满足 ; 表示服务节点上第 项资源占用率指标在 时刻的权值;

S3:计算服务器节点 在 时刻的综合负载 ,计算式为:。

3.根据权利要求2所述的负载均衡优化方法,其特征在于,步骤S4中,构建请求调度策略具体包括以下步骤:

1)构建请求对集群服务器节点的选择度 ,计算式如下:其中, 表示类型为 的请求在服务器节点 上第 时刻的相对响应时间, ;

和 分别表示类型为 的请求在备选服务器节点上第 时刻的最小和最大响应时间; 与 表示服务器节点综合负载与相对响应时间的权值,满足;

计算权值 和 ,根据集群负载情况计算 中的权值,计算式如下:其中, 表示校正系数, ,用于控制函数的变化快慢,应根据实际系统设定;

2)构建请求调度策略;

策略一:将集群内 不为1的服务器节点作为请求调度的备选服务器节点;策略二:计算服务请求对备选服务器节点的选择度 ,在调度请求时,优先选择 最大的服务器节点作为服务节点;策略三:当不同服务器节点的 值相等时,判断较高权值对应的指标,优先选择该指标取值最小的服务器节点进行调度,若此时不同服务器节点对应的该指标值也相等,则随机选择其中一个服务器节点进行调度;策略四:当不同服务器节点的值相等、两个权值相等时,优先选择 最小的服务器节点进行调度,若此时不同服务器节点对应的 值也相等,则随机选择其中一个服务器节点进行调度。