CN102571782B - 一种新型负载平衡服务器集群系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型负载平衡服务器集群系统。本发明包括两台或两台以上服务器和一台交换机；多台服务器通过交换机建立服务器集群的硬件基础，实现服务器之间的联系，交换集群内部的任务控制指令；集群中的服务器直接与客户机建立连接，通过交换机接收和响应外部客户机的服务请求。本发明所设计的一种新型负载平衡集群服务器架构，将负载平衡功能分布在集群的每台服务器中，从而保证任意一台服务器接收到客户机的任务请求后均可实现负载分配功能，保证集群的服务效率。同时，由于集群中各服务器均可实现负载平衡功能，当其中有服务器出现故障时，不会影响整个集群的正常运行，提高了集群的可靠性。

Description

一种新型负载平衡服务器集群系统

技术领域

本发明属于计算机网络信息技术领域，涉及一种新型负载平衡服务器集群系统。

背景技术

随着当前网络应用的不断进步以及用户数量的不断增加。为了保证相关应用的正常运行与服务质量，其对后台服务器设备服务能力的要求也越来越高。显然，依靠单台设备已经无法满足当前的需求。因此，将多台服务器设备整合在一起，对外表现为透明、统一服务资源的集群技术成为一种有效的解决方案。

负载平衡指的是服务器集群中的某台服务器在接收外界服务请求后，经过负载平衡机制，并利用相应的负载平衡算法，将任务请求分配给集群内合适的目标服务器，从而避免出现服务器过载，提高集群系统的利用率，保证集群的高效服务能力和可靠性。影响负载平衡最终效果主要有两个方面：一方面是所采用的负载平衡技术，包括服务器集群的架构设计，实现负载分配的具体方法等。另一方面是负载平衡算法。集群收到请求后，需要根据当前的负载情况，使用合理的策略进行任务分配，如果分配算法不适用，当接收到新任务时不但不能实现负载平衡，提高集群服务效率，反而会影响正常运行的服务。

发明内容  

本发明的目的是设计一种新型负载平衡服务器集群系统。

本发明设计了一种新型负载平衡集群服务器架构，将负载平衡集群中最为核心的负载平衡功能分布到集群中的每台服务器中。当任意服务器接收到外界服务请求后，会激活自身负载平衡功能，实现任务分配。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

一种新型负载平衡服务器集群系统包括两台或两台以上服务器和一台交换机；多台服务器通过交换机建立服务器集群的硬件基础，实现服务器之间的联系，交换集群内部的任务控制指令；集群中的服务器直接与客户机建立连接，通过交换机接收和响应外部客户机的服务请求。

所述的服务器包括负载平衡模块、应用服务模块和MySql数据库模块；负载平衡模块负责将接收到的服务请求，根据负载平衡算法，分配给集群内合适的服务器；应用服务模块负责计算、响应客户机的服务请求；MySql数据库模块负责存储集群内各服务器当前的服务情况、状态信息，为负载平衡算法提供数据支持。

所述的负载平衡模块、应用服务模块和MySql数据库模块之间的工作流程为：

1）负载平衡模块接收到客户机的服务请求，激活当前服务器的负载平衡功能。

2）负载平衡模块从MySql数据库模块获取集群各服务器的状态信息，将获取到的状态信息带入负载平衡算法进行计算，得到服务请求的分配结果。

3）对分配结果为当前服务器的本机任务，直接调用应用服务模块对客户机进行服务响应；对分配结果为当前服务器的非本机任务，通过集群内部信息交互机制发送给目标服务器。     4）目标服务器接收到任务指令，调用应用服务模块进行服务响应；由于其接收到的是内部交互信息，不会激活负载平衡功能，避免任务循环分配。

所述的负载平衡算法采用综合状态最小连接算法，其具体实现步骤如下：

A）服务器集群中的台服务器，每台服务器的综合状态，其中。

B）有个决策指标，通过相对比较法获得各个指标的权值，其中。

C）将各指标权值矩阵与决策指标矩阵相乘，得到对应服务器的综合状态.

D）服务器的连接数目为，集群的总连接数，分配任务的目标服务器，当满足条件：

则可确定目标服务器，其中表示目标服务器的连接数目，表示目标服务器的综合状态。

本发明所设计的一种新型负载平衡集群服务器架构，将负载平衡功能分布在集群的每台服务器中，从而保证任意一台服务器接收到客户机的任务请求后均可实现负载分配功能，保证集群的服务效率。同时，由于集群中各服务器均可实现负载平衡功能，当其中有服务器出现故障时，不会影响整个集群的正常运行，提高了集群的可靠性。

利用本发明中的综合状态最小连接算法，将集群中各服务器当前的综合状态与连接数两个衡量服务器负载情况的指标结合起来，动态的选取负载最小的服务器分配任务，保证了负载平衡集群的有效性。

附图说明

图1为本发明负载平衡服务器集群系统架构图；

图2为本发明负载平衡集群服务器内部模块及交互关系图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

参照图1中的负载平衡服务器集群设置架构，建立集群中各台服务器之间的物理连接。配置包括两台或两台以上服务器和一台交换机。多台服务器通过交换机建立服务器集群的硬件基础，实现服务器之间的联系，交换集群内部的任务控制指令；集群中的服务器直接与客户机建立连接，通过交换机接收和响应外部客户机的服务请求；

在服务器内部，根据功能分为负载平衡模块、应用服务模块和MySql数据库模块，各模块及其联系交互情况如图2。

1）负载平衡模块负责将接收到的服务请求，从MySql数据库模块获取集群中各服务器的状态信息，并调用负载平衡算法，得到当前集群内合适的任务分配目标服务器。如图2中所示，在本发明中，集群中各台服务器均具有负载平衡功能，为了避免各服务器出现任务循环分配，当且仅当服务器接收外界请求时激活本机的负载平衡功能，对于集群内部的负载分配交互信息，将直接调用应用服务模块提供响应；

2）应用服务模块负责计算、响应客户机的服务请求；

3）MySql数据库模块负责存储集群内各服务器当前的服务情况、状态信息，为负载平衡算法提供数据支持。集群中的各台服务器会根据一定时间间隔自动将本机的状态信息注册到MySql数据库中。同时，利用MySql中的MMM（Master-Master replication manager for MySql）架构实现各服务器的MySql数据库的同步与热备份，从而保证信息的全局性、统一性、可靠性。

各模块的工作流程如下：

1）负载平衡模块接收到客户机的服务请求，激活当前服务器的负载平衡功能；

2）负载平衡模块从MySql数据库模块获取集群各服务器的状态信息。将获取到的状态信息带入负载平衡算法进行计算，得到服务请求的分配结果；

3）对分配结果为当前服务器的本机任务，直接调用应用服务模块对客户机进行服务响应；对非本机任务，通过集群内部信息交互机制发送给目标服务器；

4）目标服务器接收到任务指令，调用应用服务模块进行服务响应。由于其接收到的是内部交互信息，不会激活负载平衡功能，避免任务循环分配。

所述的负载平衡算法采用综合状态最小连接算法，其具体实现步骤如下：

A）服务器集群中的台服务器，每台服务器的综合状态，其中；

B）有个决策指标，通过相对比较法获得各个指标的权值，其中相对比较法将各个指标按照三级比例标准两两进行比较，从而获得各个指标的权值，其分值为，其中；

三级比例标度如下：

所得评分值构成矩阵，有此可得到指标的权值为：

C）将各指标权值矩阵与决策指标矩阵相乘，得到对应服务器的综合状态；

D）服务器的连接数目为，集群的总连接数，分配任务的目标服务器，当满足条件：

则可确定目标服务器，其中表示目标服务器的连接数目，表示目标服务器的综合状态；

E）由于在相同判断周期内相同，则目标服务器判定条件可简化为：

。

Claims (1)

1.一种新型负载平衡服务器集群系统，其特征在于：该系统包括两台或两台以上服务器和一台交换机；多台服务器通过交换机建立服务器集群的硬件基础，实现服务器之间的联系，交换集群内部的任务控制指令；集群中的服务器直接与客户机建立连接，通过交换机接收和响应外部客户机的服务请求；

所述的服务器包括负载平衡模块、应用服务模块和MySql数据库模块；负载平衡模块负责将接收到的服务请求，根据负载平衡算法，分配给集群内合适的服务器；应用服务模块负责计算、响应客户机的服务请求；MySql数据库模块负责存储集群内各服务器当前的服务情况、状态信息，为负载平衡算法提供数据支持；

所述的负载平衡模块、应用服务模块和MySql数据库模块之间的工作流程为：

1)负载平衡模块接收到客户机的服务请求，激活当前服务器的负载平衡功能；

2)负载平衡模块从MySql数据库模块获取集群各服务器的状态信息，将获取到的状态信息带入负载平衡算法进行计算，得到服务请求的分配结果；

3)对分配结果为当前服务器的本机任务，直接调用应用服务模块对客户机进行服务响应；对分配结果为当前服务器的非本机任务，通过集群内部信息交互机制发送给目标服务器；

4)目标服务器接收到任务指令，调用应用服务模块进行服务响应；由于其接收到的是内部交互信息，不会激活负载平衡功能，避免任务循环分配；

所述的负载平衡算法采用综合状态最小连接算法，其具体实现步骤如下：

A)服务器集群中的n台服务器S_i，每台服务器的综合状态C_i，其中i＝0,1,2,…,n-1；

B)有m个决策指标f_p，通过相对比较法获得各个指标的权值r_p，其中p＝0,1,…,m-1；所述相对比较法具体是：

将各个指标按照三级比例标准两两进行比较，从而获得各个指标的权值x_pq；

三级比例标准如下：

由此可得到指标f_p的权值r_p为：

$r_p=\underset{p=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{pq}}/\underset{p=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{q=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{pq}};$

其中0≤p≤m-1、0≤q≤m-1；

C)将各指标权值矩阵[r₀,r₁,…,r_m-1]与决策指标矩阵[f₀,f₁,…,f_m-1]^T相乘，得到对应服务器的综合状态C_i；

D)服务器的连接数目为L_i，集群的总连接数分配任务的目标服务器S_{dispatched_num}，当满足条件：

(L_{dispatched_num}/M)×C_{dispatched_num}＝min[(L_i/M)×C_i]

则可确定目标服务器，其中L_{dispatched_num}表示目标服务器的连接数目，C_{dispatched_num}表示目标服务器的综合状态。