CN104052789A - 用于虚拟联网系统的负载平衡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开涉及用于虚拟联网系统的负载平衡。本发明的实施例提供了用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的方法。所述方法包括在至少一个计算节点上维护一个或多个数据集。所述方法还包括从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。对于每个计算节点，所述方法确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值。在所述至少一个计算节点的负载信息超过所述至少一个计算节点的对应负载阈值时，将所述至少一个计算节点上的数据集传输到另一计算节点。

Description

用于虚拟联网系统的负载平衡
技术领域
本发明的实施例涉及覆盖虚拟环境，并且尤其是涉及用于虚拟联网系统(virtual networking system)的负载平衡。
背景技术
利用覆盖的网络虚拟化使用封装，诸如虚拟可扩展局域网（VxLAN）封装和网络虚拟化通用路由封装（NVGRE），这些可以被虚拟机管理程序(hypervisor)和网络供应商支持。为了使用VxLAN或NVGRE封装，虚拟机管理程序虚拟交换机被修改成支持相应的覆盖技术。与封装类型的不兼容性使得有必要使用转换网关，该转换网关在不同分组格式之间进行转换。转换网关常常是通信瓶颈并且影响通信性能。
发明内容
本发明的实施例提供了用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的方法。所述方法包括在至少一个计算节点上维护一个或多个数据集。所述方法还包括从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。对于每个计算节点，所述方法确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值。在所述至少一个计算节点的负载信息超过所述至少一个计算节点的对应负载阈值时，将所述至少一个计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
另一种实施例提供了包括一种联网系统，包括：一个或多个数据集，及包括主计算节点的多个计算节点。在计算节点上维护每一个数据集。所述主计算节点配置为：从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。所述主计算节点还配置为：为每个计算节点确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值，其中在所述计算节点的负载信息超过所述计算节点的对应负载阈值时，将所述计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
另一种实施例提供了一种用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的计算机程序产品。该计算机程序产品包括其上包含程序代码的计算机可读存储介质。该程序代码可以被计算机执行，以便在至少一个计算节点上维护一个或多个数据集，并且从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。该程序代码还可以被计算机执行，以便为每个计算节点确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值。在所述至少一个计算节点的负载信息超过所述至少一个计算节点的对应负载阈值时，将所述至少一个计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
参考以下描述、所附权利要求及附图，本发明的这些及其它特征、方面和优点将得到更好的理解。
附图说明
图1说明了根据本发明一种实施例的示例云计算节点的框图；
图2说明了根据本发明一种实施例的示例云计算环境；
图3说明了根据本发明一种实施例的云计算环境的抽象模型层；
图4说明了用于采用本发明一种实施例的分布式覆盖虚拟环境的框图；
图5A说明了根据本发明一种实施例的云计算环境的示例云集群；
图5B说明了根据本发明一种实施例的非主节点的框图；
图5C说明了根据本发明一种实施例的主节点的框图；
图6说明了根据本发明一种实施例的用于集群的负载平衡；
图7说明了根据本发明一种实施例的为虚拟联网系统进行负载平衡的示例过程的流程图；及
图8是示出可用于实现本发明一种实施例的信息处理系统的高级框图。
具体实施方式
本发明涉及覆盖虚拟环境，并且尤其是涉及用于虚拟联网系统的负载平衡。本发明的实施例提供了用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的方法。所述方法包括在至少一个计算节点上维护一个或多个数据集。所述方法还包括从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。对于每个计算节点，所述方法确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值。在所述至少一个计算节点的负载信息超过所述至少一个计算节点的对应负载阈值时，将所述至少一个计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
另一种实施例提供了包括一种联网系统，包括：一个或多个数据集，及包括主计算节点的多个计算节点。在计算节点上维护每一个数据集。所述主计算节点配置为：从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。所述主计算节点还配置为：为每个计算节点确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值，其中在所述计算节点的负载信息超过所述计算节点的对应负载阈值时，将所述计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
另一种实施例提供了一种用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的计算机程序产品。该计算机程序产品包括其上包含程序代码的计算机可读存储介质。该程序代码可以被计算机执行，以便在至少一个计算节点上维护一个或多个数据集，并且从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关。该程序代码还可以被计算机执行，以便为每个计算节点确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值。在所述至少一个计算节点的负载信息超过所述至少一个计算节点的对应负载阈值时，将所述至少一个计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
如果主计算节点发生故障，则另一计算节点被选作替换主计算节点。该替换主计算节点接管发生故障的主计算节点的操作。
每个数据集对应于一个数据子组。每个计算节点都维护映射信息，其中映射信息为系统的每个数据集识别该数据集被映射到的计算节点。
在一种实施例中，计算节点的负载信息单元包括关于所述计算节点上每个数据集的资源使用情况的信息，其中主计算节点进一步配置为：
在一种实施例中，主计算节点进一步配置为识别第一计算节点，其中第一计算节点的负载信息单元高于系统的任何其它计算节点的负载信息单元。主计算节点进一步配置为识别第二计算节点，其中第二计算节点的负载信息单元低于系统的任何其它计算节点的负载信息单元。
在一种实施例中，主计算节点进一步配置为基于第一计算节点的负载信息单元和第二计算节点的负载信息单元确定第一计算节点上要发送的第一数据集。第一计算节点把第一数据集传输到第二计算节点。第一计算节点还把对第一数据集的数据更新传输到第二计算节点。每个计算节点都更新所述计算节点上用于第一数据集的映射信息。
首先应当理解，尽管本公开包括关于云计算的详细描述，但其中记载的技术方案的实现却不限于云计算环境，而是能够结合现在已知或以后开发的任何其它类型的计算环境而实现。
云计算是一种服务交付模式，用于对共享的可配置计算资源池进行方便、按需的网络访问。可配置计算资源是能够以最小的管理成本或与服务提供者进行最少的交互就能快速部署和释放的资源，例如可以是网络、网络带宽、服务器、处理、内存、存储、应用、虚拟机和服务。这种云模式可以包括至少五个特征、至少三个服务模型和至少四个部署模型。
特征包括：
按需自助式服务：云的消费者在无需与服务提供者进行人为交互的情况下能够单方面自动地按需部署诸如服务器时间和网络存储等的计算能力
广泛的网络接入：计算能力可以通过标准机制在网络上获取，这种标准机制促进了通过不同种类的瘦客户机平台或厚客户机平台（例如移动电话、膝上型电脑、个人数字助理PDA）对云的使用。
资源池：提供者的计算资源被归入资源池并通过多租户（multi-tenant）模式服务于多重消费者，其中按需将不同的实体资源和虚拟资源动态地分配和再分配。一般情况下，消费者不能控制或甚至并不知晓所提供的资源的确切位置，但可以在较高抽象程度上指定位置（例如国家、州或数据中心），因此具有位置无关性
迅速弹性：能够迅速、有弹性地（有时是自动地）部署计算能力，以实现快速扩展，并且能迅速释放来快速缩小。在消费者看来，用于部署的可用计算能力往往显得是无限的，并能在任意时候都能获取任意数量的计算能力。
可测量的服务：云系统通过利用适于服务类型（例如存储、处理、带宽和活跃用户帐号）的某种抽象程度的计量能力，自动地控制和优化资源效用。可以监测、控制和报告资源使用情况，为服务提供者和消费者双方提供透明度。
服务模型如下：
软件即服务(SaaS)：向消费者提供的能力是使用提供者在云基础架构上运行的应用。可以通过诸如网络浏览器的瘦客户机接口（例如基于网络的电子邮件）从各种客户机设备访问应用。除了有限的特定于用户的应用配置设置外，消费者既不管理也不控制包括网络、服务器、操作系统、存储、乃至单个应用能力等的底层云基础架构。
平台即服务(PaaS)：向消费者提供的能力是在云基础架构上部署消费者创建或获得的应用，这些应用利用提供者支持的程序设计语言和工具创建。消费者既不管理也不控制包括网络、服务器、操作系统或存储的底层云基础架构，但对其部署的应用具有控制权，对应用托管环境配置可能也具有控制权。
基础架构即服务（IaaS）：向消费者提供的能力是消费者能够在其中部署并运行包括操作系统和应用的任意软件的处理、存储、网络和其他基础计算资源。消费者既不管理也不控制底层的云基础架构，但是对操作系统、存储和其部署的应用具有控制权，对选择的网络组件（例如主机防火墙）可能具有有限的控制权
部署模型如下
私有云：云基础架构单独为某个组织运行。云基础架构可以由该组织或第三方管理并且可以存在于该组织内部或外部。
共同体云：云基础架构被若干组织共享并支持有共同利害关系（例如任务使命、安全要求、政策和合规考虑）的特定共同体。共同体云可以由共同体内的多个组织或第三方管理并且可以存在于该共同体内部或外部。
公共云：云基础架构向公众或大型产业群提供并由出售云服务的组织拥有。
混合云：云基础架构由两个或更多部署模型的云（私有云、共同体云或公共云）组成，这些云依然是独特的实体，但是通过使数据和应用能够移植的标准化技术或私有技术（例如用于云之间的负载平衡的云突发流量分担技术）绑定在一起。
云计算环境是面向服务的，特点集中在无状态性、低耦合性、模块性和语意的互操作性。云计算的核心是包含互连节点网络的基础架构。
图1说明了根据本发明一种实施例的示例云计算节点10的框图。图1中所说明的云计算节点10仅仅是合适的云计算节点的一个例子，而不是要暗示关于在此所述的本发明实施例的使用或功能性的范围的任何限制。无论如何，云计算节点10能够实现和/或执行以上所述的任一功能性。
云计算节点10具有计算机系统/服务器12，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。众所周知，适于与计算机系统/服务器12一起操作的计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任意系统的分布式云计算技术环境，等等。
计算机系统/服务器12可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令（诸如程序模块）的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型的例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等。计算机系统/服务器12可以在通过通信网络链接的远程处理设备执行任务的分布式云计算环境中实施。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
如图1所示，云计算节点10中的计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件（包括系统存储器28和处理单元16）的总线18。总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA）总线，微通道体系结构（MAC）总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（VESA）局域总线以及外围组件互连（PCI）总线。
计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是能够被计算机系统/服务器12访问的任意可获得的介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（RAM）30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”）。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
本发明的实施例可以实现为计算机可读信号介质，它可以包括其中（例如，在基带中或者作为载波的一部分）包含计算机可读程序代码的传播数据信号。这种传播信号可以采取多种形式中的任意一种，所述形式包括但不限于电磁、光或者其任意合适组合。计算机可读信号介质可以是非计算机可读存储介质并且可以传送、传播或运输由指令执行系统、装置或设备使用或者与其有关的程序的任何计算机可读介质。
包含在计算机可读介质上的程序代码可以利用任何适当的介质发送，所述介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频（RF）等或者以上所述的任意合适组合。
作为例子但不是限制，包括至少一个程序模块42的程序/实用工具40，还有操作系统、一个或多个应用程序、其它程序模块及程序数据，可以存储在系统存储器28中。操作系统、一个或多个应用程序、其它程序模块及程序数据中的每一个或者其某种组合可以包括联网环境的实现。程序模块42总体上执行如在此所述的本发明实施例的功能和/或方法。
计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14（例如键盘、指向设备、显示器24等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，其它硬件和/或软件模块可以与计算机系统/服务器12一起操作，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
图2示出了根据本发明一个实施例的示例云计算环境50。现在参考图2，其中显示了示例性的云计算环境50。如图2所示，云计算环境50包括云计算消费者使用的本地计算设备可以与其相通信的一个或者多个云计算节点10，本地计算设备例如可以是个人数字助理（PDA）或移动电话54A，台式电脑54B、笔记本电脑54C和/或汽车计算机系统54N。云计算节点10之间可以相互通信。可以在包括但不限于如上所述的私有云、共同体云、公共云或混合云或者它们的组合的一个或者多个网络中将云计算节点10进行物理或虚拟分组（图中未显示）。这样，云的消费者无需在本地计算设备上维护资源就能请求云计算环境50提供的基础架构即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和/或软件即服务（SaaS）。应当理解，图2显示的各类计算设备54A-N仅仅是示意性的，云计算节点10以及云计算环境50可以与任意类型网络上和/或网络可寻址连接的任意类型的计算设备（例如使用网络浏览器）通信。
图3示出了根据本发明一个实施例的云计算环境50的抽象模型层。现在参考图3，其中显示了云计算环境50（图2）提供的一组功能抽象层。首先应当理解，图3所示的组件、层以及功能都仅仅是示意性的，本发明的实施例不限于此。如图3所示，提供下列层和对应功能：
硬件与软件层60包括硬件与软件组件。硬件组件的例子包括大型机。在一个例子中，IBM.RTM.zSeries.RTM系统和基于RISC（精简指令集计算机）体系架构的服务器。在一个例子中，IBMpSeries.RTM.系统、IBM xSeries.RTM.系统、IBMBladeCenter.RTM.系统、存储设备、网络及联网组件。软件组件的例子包括网络应用服务器软件。在一个例子中，IBMWebSphere.RTM.应用服务器软件与数据库软件。在一个例子中，IBM DB2.RTM.数据库软件。（IBM、zSeries、pSeries、xSeries、BladeCenter、WebSphere及DB2是国际商用机器公司在世界各地许多司法管辖区注册的商标。）
虚拟层62提供一个抽象层，该层可以提供下列虚拟实体的例子：虚拟服务器、虚拟存储、虚拟网络（包括虚拟私有网络）、虚拟应用和操作系统，以及虚拟客户端
在一个示例中，管理层64可以提供下述功能：资源供应功能：提供用于在云计算环境中执行任务的计算资源和其它资源的动态获取；计量和定价功能：在云计算环境内对资源的使用进行成本跟踪，并为此提供帐单和发票。在一个例子中，该资源可以包括应用软件许可。安全功能：为云的消费者和任务提供身份认证，为数据和其它资源提供保护。用户门户功能：为消费者和系统管理员提供对云计算环境的访问。服务水平管理功能：提供云计算资源的分配和管理，以满足必需的服务水平。服务水平协议（SLA）计划和履行功能：为根据SLA预测的对云计算资源未来需求提供预先安排和供应。
工作量层66提供可以对其利用云计算环境的功能性的例子。可以从这个层提供的工作量和功能的例子包括：映射与导航；软件开发与生命周期管理；虚拟教室教学提供；数据分析处理；事务处理；及封装映射与通信。如以上所提到的，关于图3描述的所有前面的例子都仅仅是说明性的，而且本发明不限于这些例子。
应当理解，如在此所述的本发明的所有功能都可以有形地体现为程序/实用工具40（图1）的程序代码42的模块。但是，可能不需要是这种情况。相反，这里所述的功能性可以由图3所示的层60-66中任何一层执行/实现和/或启用。
再重申一遍，虽然本公开内容包括关于云计算的详细描述，但是这里所述的教义的实现不限于云计算环境。相反，本发明的实施例是要利用现在已知或者以后开发的任何类型的集群计算环境实现。
本发明的实施例涉及在支持多种封装的主机之间提供互操作性。一种实施例包括一种方法，该方法包括映射用于虚拟交换机的分组封装协议类型信息。每个虚拟交换机都与一个或多个虚拟机（VM）关联。在一种实施例中，基于映射确定是否存在用于与第一虚拟交换机关联的第一VM和与第二虚拟交换机关联的第二VM的一种或多种公共封装协议类型。在一种实施例中，如果确定存在用于第一虚拟交换机和第二虚拟交换机的一种或多种公共封装协议类型，就选择公共封装协议类型。分组被封装以便利用选定的公共封装协议类型在第一VM和第二VM之间通信。
图4示出了说明用于采用本发明一种实施例的分布式覆盖虚拟环境400的框图。在一种实施例中，分布式覆盖虚拟环境400可以包括分布式覆盖虚拟以太网（DOVE）网络系统。分布式覆盖虚拟环境400包括多个虚拟系统（或网络）405（在一种实施例中，也称为DOVE模块），每个虚拟系统405都包括带虚拟交换机315、虚拟机管理程序316和VM320的服务器310（或主机），该虚拟系统405覆盖物理层325（例如，包括物理硬件和软件过程），物理层可以包括物理交换机、路由器、服务器、网关、防火墙等。物理层325也可以被称为底层。在一种实施例中，覆盖网络片段1-N305（例如，覆盖网络片段1-3）连接用于不同元件（例如，虚拟机管理程序316、VM320）通信的多个系统，其中N是正整数（例如，2、3、5、10等）。应当指出，虽然示出了三个系统405，但是更多（或更少）的系统405可以包括在分布式覆盖虚拟环境400中。在一种实施例中，虚拟交换机315包括DOVE交换机。
在一种实施例中，覆盖网络片段1-N305在虚拟机管理程序316之间创建覆盖网络并且使用分组的封装，其中源自一个VM320的分组被封装（例如，添加覆盖与物理网络首部）并且物理层325（底层）用于交付到目标VM320驻留在其上的服务器310。在一种实施例中，在物理层325中，外面的首部被物理交换机用于转发分组，其中封装首部中的覆盖标识（ID）提供流量隔离。进入到目的地服务器310的虚拟交换机315的分组被解封装（例如，从分组剥离封装首部）并且交付到目的地VM320。在一种实施例中，支持不同虚拟系统405之间的地址独立性。例如，在两个不同系统405中操作的两个不同VM320可以具有相同的互联网协议（IP）地址和介质访问控制（MAC）地址。作为另一个例子，系统405支持把属于同一个系统405的VM320部署到位于不同物理子网（包括物理实体之间的交换机和/或路由器）中的不同主机上。在另一种实施例中，可以在相同的物理主机上托管属于不同系统405的VM320。在还有另一种实施例中，系统405支持在数据中心中任何地方的VM320迁移，而不改变VM320物理地址，也不会损失其网络连接。
在一种实施例中，系统405基于策略（例如，来自分布式连接服务（DCS））利用物理路径转换封装数据，并且在系统405之间发送封装的数据，然后封装的数据又被解封装并转发到目的地VM320。在一种实施例中，策略以逻辑方式描述如何要求数据经虚拟网络发送而不需要执行特定任务的底层物理实体的细节。
在一种实施例中，虚拟机管理程序316（例如，VM320管理器）允许多个操作系统（例如，VM，诸如VM320）并发地在一台主机计算机上运行。虚拟机管理程序316向VM320提供物理资源的抽象。例如，物理网络接口卡（NIC）可以被抽象为系统405的虚拟NIC（vNIC）。在一种实施例中，虚拟交换机315是虚拟机管理程序316中用于为VM320提供连接性的以太网交换机的软件抽象。
图5A说明了根据本发明一种实施例的云计算环境50的示例云集群100。集群100包括云计算环境50的一个或多个节点10。集群100的节点10维护用于不同数据子组的数据。具体而言，集群100的每个节点10维护用于一个数据子组的至少一个数据集110（图5B）。用于一个数据子组的数据集110可以在集群100的不同节点10上复制，以支持分布式数据库系统。集群100的节点10彼此交换信息，以保持同步。在一种实施例中，集群100提供用于在节点10之间交换信息的分布式连接服务（DCS）。
集群100的每个节点10都维护用于集群100的域映射信息120。对于每个数据子组，域映射信息识别集群100中该数据子组被映射到的对应节点10。因此，在集群100的每个节点10上维护的域映射信息包括用于节点10的域映射（即，一个或多个数据子组到节点10的映射）和用于集群100的每个剩余节点10的域映射。在一种示例实现中，每个节点10在节点10A的系统存储器28（图1）中维护域映射信息120。
集群100的单个节点10被选作主节点10A。主节点10A便于为集群100的非主节点10B进行负载平衡。如果主节点10A发生故障，则集群100的另一个节点10被自动地选作替换主节点10A。替换主节点10A接管发生故障的主节点10A的操作。
在一种实施例中，集群100的每个节点10都体现为服务器单元12（图1）。用于主节点10A的服务器单元12代表主服务器单元12。
图5B说明了根据本发明一种实施例的非主节点10B的框图。在一种实施例中，集群100的每个非主节点10B都维护与该非主节点10B的资源（例如，CPU、存储器、其它资源）使用情况相关的负载信息130。
具体而言，用于非主节点10B的负载信息130包括以下：非主节点10B上的总体负载L以及用于非主节点10B上每个数据子组的负载S。用于数据子组的负载S包括每个单位时间对用于该数据子组的对应数据集1100的更新与查找。
每个非主节点10B都配置为把其负载信息130发送到主节点10A。在一种实施例中，每个非主节点10B都周期性地把其负载信息发送到主节点10A。
在一种示例实现中，每个非主节点10B都在非主节点10B的系统存储器28（图1）中维护其负载信息130（图5B）。
如这里随后具体描述的，每个非主节点10B还包括域传输应用模块140，模块140配置为把用于一个数据子组的数据集110迁移/拷贝到集群100的另一个节点10。
图5C说明了根据本发明一种实施例的主节点10A的框图。在一种实施例中，集群100的主节点10A为集群100的每个非主节点10B维护负载阈值信息220。对于集群100的每个非主节点10B，负载阈值信息220包括用于该非主节点10B的对应负载阈值Th。
在一种示例实现中，主节点10A在主节点10A的系统存储器28（图1）中维护负载阈值信息220。
主节点10A还包括负载平衡应用模块210，模块210通过控制集群100的每个非主节点10B的资源使用情况来便于负载平衡。具体而言，负载平衡应用模块210确定每个非主节点10B上的总体负载L是否超过用于该非主节点10B的对应负载阈值Th。如果一个非主节点10B上的总体负载L超过用于该非主节点10B的对应负载阈值Th，则主节点10A触发用于一个数据子组的至少一个数据集110从该非主节点10B到集群100的另一个非主节点10B的迁移/拷贝。
在一种实施例中，负载平衡应用模块210还确定主节点10A上的总体负载L是否超过用于该主节点10A的对应负载阈值Th。如果主节点10A上的总体负载L超过用于该主节点10A的对应负载阈值Th，则主节点10A触发用于一个数据子组的至少一个数据集110从该主节点10A到集群100的一个非主节点10B的迁移/拷贝。
图6说明了根据本发明一种实施例的用于集群100的负载平衡。在一种实施例中，集群100的主节点10A的负载平衡应用模块210确定集群100的哪个非主节点10B具有满足以下条件的总体负载L：（1）总体负载L超过用于该非主节点10B的对应负载阈值Th；及（2）总体负载L是集群100中最高的总体负载。主节点10A的负载平衡应用模块210还确定集群100的哪个非主节点10B具有是集群100中最低总体负载的总体负载L。
例如，令图6中的节点A代表集群100中具有集群100中最高总体负载LA的非主节点10B，并且令图6中的节点B代表集群100中具有集群100中最低总体负载LB的非主节点10B。主节点10A的负载平衡应用模块210还确定节点A上最小化以下关系（1）的数据子组：
|(LA–SA)-(LB+SA)|=|LA–LB–2SA|   (1)
其中SA表示节点A上一个数据子组的负载S。主节点10A启动用于节点A上最小化以上提供的关系（1）的数据子组的数据集110的迁移/拷贝。
例如，令域X代表用于映射到节点A的数据子组的数据集110。主节点10A确定域X最小化以上提供的关系（1），并且触发域X到节点B的迁移/拷贝。
在一种实施例中，主节点10A通知节点B域X将从节点A迁移/拷贝到节点B。在确认域X目前未被映射到节点B后，节点B发信号通知它已经准备好接收域X（例如，节点B向主节点10A发送确认（ACK）消息）。然后，主节点10A指示节点A的域传输应用模块140把域X迁移/拷贝到节点B。
在一种实施例中，节点A向节点B传输与域X相关的数据的拷贝（即，数据快照）。在传输过程中，与域X相关的数据仍然映射到节点A。照此，在传输过程中，节点A继续从发送者（例如，客户端设备54）接受并处理与域X相关的数据更新Δ。在传输过程中，节点A还继续支持关于域X的查找。
当传输完成时，节点A的域传输应用模块140开始数据更新Δ到节点B的传输。具体而言，在一种实施例中，节点A确定数据更新Δ的大小。如果数据更新Δ包括多于阈值数量的元素（例如，多于10个元素），则节点A把数据更新Δ传输到节点B，并且继续接受并处理与域X相关的附加数据更新Δ。
如果数据更新Δ包括阈值数量的元素或者更少（例如，10个元素或者更少），则节点A把数据更新Δ传输到节点B，并且停止接受和处理与域X相关的附加数据更新Δ，由此触发附加数据更新Δ的发送者重试发送所述附加数据更新Δ。节点B更新其域映射信息120，以反映域X现在映射到节点B，并且向节点A发送确认（例如，ACK消息），其中该确认包括反映域X到节点B的映射的信息。节点A还通过删除域X到节点A的映射来更新其域映射信息120，并且把对域X的所有数据请求（例如，更新和查找）都转发到节点B。
反映域X到节点B的映射的信息传送到集群100的所有其它节点10。在一种实施例中，流言传播协议(gossip protocol)用于把信息传送到集群100的所有其它节点10。在另一种实施例中，主节点10A把信息传送到集群100的所有其它节点10。在还有另一种实施例中，节点A把信息传送到集群100的所有其它节点10。
集群100的每个节点10都更新其域映射信息120，以包括用于节点B的更新后的域映射和用于节点A的更新后的域映射。在域传输应用模块140终止转发到节点B的复制之前，节点A必须等待来自集群100的每个节点10的ACK消息。
利用集群100，负载平衡操作对每个客户端设备54（图2）透明地进行。负载平衡操作可以在不破坏数据更新与查找的情况下进行。例如，在先前的数据更新Δ最终传输到第二节点之前，从客户端到第一节点的新数据更新Δ可能失败。但是，到客户端重试把新数据更新Δ发送到第一节点10时，先前的数据更新Δ已经最终传输到第二节点，并且新数据更新Δ将被接受/转发到第二节点。负载平衡操作还确保集群100一致地为客户端设备54提供所请求的数据。
图7说明了根据本发明一种实施例的用于虚拟联网系统的负载平衡的示例过程250的流程图。在过程方框251，确定节点A，其中节点A具有最高总体负载。在过程方框252，确定节点B，其中节点B具有最低总体负载。在过程方框253，确定节点A上的数据集要发送到节点B。在过程方框254，把数据集从节点A传输到节点B。在过程方框255，把对该数据集的数据更新从节点A传输到节点B。在过程方框256，更新系统所有节点上用于该数据集的映射信息。
图8是示出可用于实现本发明一种实施例的信息处理系统300的高级框图。该计算机系统包括一个或多个处理器，诸如处理器302。处理器302连接到通信基础设施304（例如，通信总线、跨接条(cross-over bar)或者网络）。
计算机系统可以包括转发来自通信基础设施304的（或者来自未示出的框架缓冲器的）图形、文字和其它数据以供在显示单元308上显示的显示接口306。计算机系统还包括主存储器310，优选地是随机存取存储器（RAM），并且还可以包括辅助存储器312。辅助存储器312可以包括例如硬盘驱动器314和/或移动存储驱动器316，代表例如软盘驱动器、磁带驱动器或光盘驱动器。以本领域普通技术人员众所周知的方式，移动存储驱动器316从移动存储单元318读或者向其写。移动存储单元318代表例如可以被移动存储驱动器316读写的软盘、CD、磁带或光盘等。如将认识到的，移动存储单元318包括其中存储了计算机软件和/或数据的计算机可读介质。
在备选实施例中，辅助存储器312可以包括其它类似的装置，用于允许计算机程序或者其它指令加载到计算机系统中。这种装置可以包括例如移动存储单元350和接口322。这种装置的例子可以包括程序包和包接口（诸如在视频游戏设备中找到的那些）、移动存储器芯片（诸如EPROM或者PROM）及关联的插口、及允许软件和数据从移动存储单元350传输到计算机系统的其它移动存储单元350和接口322。
计算机系统还可以包括通信接口324。通信接口324允许软件和数据在计算机系统与外部设备之间传输。通信接口324的例子可以包括调制解调器、网络接口（诸如以太网卡）、通信端口或者PCMCIA槽和卡等。经通信接口324传输的软件和数据是以信号的形式，这可以是例如能够被通信接口324接收的电、电磁、光或其它信号。这些信号经通信路径（即，通道）326提供给通信接口324。这种通信路径326携带信号并且可以利用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话线路、RF链路和/或其它通信通道实现。
在本文档中，术语“计算机程序介质”、“计算机可用介质”和“计算机可读介质”通常用来指诸如主存储器310和辅助存储器312、移动存储驱动器316及安装在硬盘驱动器314中的硬盘的介质。
计算机程序（也称为计算机控制逻辑）存储在主存储器310和/或辅助存储器312中。计算机程序还可以经通信接口324接收。在运行时，这种计算机程序使计算机系统能够执行在此所讨论的本发明的特征。特别地，在运行时，计算机程序使处理器302能够执行计算机系统的特征。因此，这种计算机程序代表计算机系统的控制器。
根据以上所述，可以看到，本发明提供了用于实现本发明实施例的系统、计算机程序产品和方法。本发明还提供了用于具有神经网络中结构可塑性的分层次路由和双向的信息流的非临时性计算机可用存储介质。非临时性计算机可用存储介质具有计算机可读程序，其中当程序在计算机上被处理时，使计算机实现根据在此所述实施例的本发明的步骤。除非明确地这么说，否则权利要求中对单数形式的元件的引用不是要意味着“一个且只有一个”，而是“一个或多个”。本领域普通技术人员当前已知或者以后将知道的上述示例性实施例的元件的所有结构和功能等同都要被本权利要求涵盖。除非要素明确地利用短语“用于…的装置”或者“用于…的步骤”来陈述，否则这里的权利要求要素都不是要根据美国法典35章112条第六段的条款构建。
本文所使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例而不是要作为本发明的限制。所本文所使用的，除非上下文明确地另外指出，否则单数形式“一个”和“这个”是要也包括复数形式。还应当理解，当在本说明书使用时，术语“包括”规定所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但是并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其组的存在或添加。
以下权利要求中所有装置或步骤加功能要素的对应结构、材料、动作及等同都是要包括用于结合具体要求的其它所要求的要素执行所述功能的任何结构、材料或行为。已经为了说明和描述给出了本发明的描述，但这不是详尽的或者要把本发明限定到所公开的形式。在不背离本发明范围与主旨的情况下，许多修改和变化对本领域普通技术人员都将是显而易见的。实施例的选择和描述是为了最好地解释本发明的原理和实践应用，并使本领域普通技术人员能够理解本发明具有适于预期特定使用的各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的方法，所述方法包括：
在至少一个计算节点上维护一个或多个数据集；
从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关；
为每个计算节点确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值；及
对于至少一个计算节点，在所述至少一个计算节点的负载信息超过所述至少一个计算节点的对应负载阈值时，将所述至少一个计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
每个数据集对应于一个数据子组；及
每个计算节点都维护映射信息，其中所述映射信息为所述联网系统的每个数据集识别所述数据集被映射到的计算节点。
3.如权利要求2所述的方法，其中：
计算节点的负载信息单元包括与所述计算节点上每个数据集的资源使用情况有关的信息。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
识别第一计算节点，其中所述第一计算节点的负载信息单元高于所述联网系统中任何其它计算节点的负载信息单元；及
识别第二计算节点，其中所述第二计算节点的负载信息单元低于所述联网系统中任何其它计算节点的负载信息单元。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
基于所述第一计算节点的负载信息单元和所述第二计算节点的负载信息单元，确定所述第一计算节点上要传输的第一数据集；及
把所述第一数据集传输到所述第二计算节点。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：
把对所述第一数据集的数据更新传输到所述第二计算节点。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
对于每个计算节点，更新所述计算节点上用于所述第一数据集的映射信息。
8.一种联网系统，包括：
一个或多个数据集；及
包括主计算节点的多个计算节点，其中在至少一个计算节点上维护所述一个或多个数据集；
其中所述主计算节点配置为：
从每个计算节点接收用于所述计算节点的负载信息单元，其中所述负载信息单元与所述计算节点上的资源使用情况有关；及
为每个计算节点确定所述计算节点的负载信息是否超过所述计算节点的对应负载阈值，其中在所述计算节点的负载信息超过所述计算节点的对应负载阈值时，将所述计算节点上的数据集传输到另一计算节点。
9.如权利要求8所述的联网系统，其中：
每个数据集对应于一个数据子组；及
每个计算节点都维护映射信息，其中所述映射信息为所述联网系统的每个数据集识别所述数据集被映射到的计算节点。
10.如权利要求9所述的联网系统，其中：
计算节点的负载信息单元包括与所述计算节点上每个数据集的资源使用情况有关的信息。
11.如权利要求10所述的联网系统，其中所述主计算节点进一步配置为：
识别第一计算节点，其中所述第一计算节点的负载信息单元高于所述联网系统中任何其它计算节点的负载信息单元；及
识别第二计算节点，其中所述第二计算节点的负载信息单元低于所述联网系统中任何其它计算节点的负载信息单元。
12.如权利要求11所述的联网系统，其中所述主计算节点进一步配置为：
基于所述第一计算节点的负载信息单元和所述第二计算节点的负载信息单元，确定所述第一计算节点上要传输的第一数据集；
其中所述第一计算节点把所述第一数据集传输到所述第二计算节点。
13.如权利要求12所述的联网系统，其中所述第一计算节点把对所述第一数据集的数据更新传输到所述第二计算节点。
14.如权利要求13所述的联网系统，其中：
每个计算节点都更新所述计算节点上用于第一数据集的映射信息；及
当所述主计算节点发生故障时，所述主计算节点被另一计算节点代替。
15.一种用于负载平衡包括多个计算节点的联网系统的系统，所述系统包括：用于实现如权利要求1-7中任一项所述的方法的任一步骤的装置。
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