CN104283963A - 一种分布合作式的cdn负载均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布合作式的CDN负载均衡方法，通过在HTTP传输协议中加入服务器负载量的字段，负载量是分布合作式的CDN负载均衡方法实现的基础，并提供分发请求模块，重定向分配模块和负载量更新模块，通过三种模块的相互协作，并在重定向分配模块中，设置服务器概率区间计算机制计算比中心服务器负载量高的邻近服务器的概率区间，通过判断随机数生成器生成的随机数如果落入该服务器的概率区间内，则该服务器为目标服务器，该目标服务器为客户端提供服务，提高了选择的目标服务器的可靠性，并使得全局CDN网络负载能够得到较好的调度。

Description

一种分布合作式的CDN负载均衡方法

技术领域

本发明涉及内容分发网络，具体是涉及一种分布合作式的CDN负载均衡方法。

背景技术

内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)是一种将服务器分布覆盖在互联网边缘，通过将用户请求的内容复制到服务器中，以向其他用户提供高速服务的网络。由于CDN同一节点内往往包括多台服务器，为取得服务器性能的最优，需要应用负载均衡技术。负载均衡技术通过重新分配系统负载，使各服务器间负载达到相对均衡，从而降低任务的响应时间，提高系统资源的利用率，使系统的性能得以提高。负载均衡技术通常根据服务器采用策略分为静态负载均衡技术及动态负载均衡技术。

静态负载均衡技术不需要收集网络的状态信息，即在选择服务器时没有通信开销，且不采用任何复杂的选择方法，因此静态负载均衡计数是速度较快的服务器选择策略。常见的静态负载均衡算法包括轮转调度算法、负载最小算法等。动态负载均衡技术会收集网络的状态信息，以提高请求分配任务时的效率。动态负载均衡技术又分为集中式的与分布式的。但是上面所述的负载均衡技术均是局限于CDN网络局部负载的调度策略，全局CDN网络负载并不一定能得到较好的调度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种可靠的分布合作式的CDN负载均衡方法，能够使全局CDN网络负载得到较好的调度。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的分布合作式的CDN负载均衡方法，包括以下步骤：

(1a)首先对HTTP传输协议进行修改，附加表示各服务器负载量的字段；

(2a)客户端发送请求至中心服务器；

(3a)所述中心服务器执行分发请求模块，所述分发请求模块用于所述中心服务器查询其邻近服务器中是否存在比所述中心服务器负载量高的其他服务器，若不存在，则所述中心服务器直接本地处理客户端的请求；若存在，则进入步骤(4a)；

(4a)所述中心服务器执行重定向分配模块，所述重定向分配模块用于在比所述中心服务器负载量高的邻近服务器中重定向一个为客户端服务的目标服务器；其中，所述重定向分配模块包括一个随机数生成器和服务器概率区间计算机制，当所述随机数生成器生成的随机数落入比所述中心服务器负载量高的邻近服务器中的一个服务器的概率区间时，则该概率区间对应的服务器为所述目标服务器。

进一步地，所述服务器概率区间计算机制包括以下步骤：

(1b)计算所述中心服务器与比其负载量高的邻近服务器的比差，计算公式如下：

$p_{\mathrm{ij}}=\frac{q_j-q_i}{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(q_j-q_i)}$

其中，q_i表示所述中心服务器的负载量，q_j表示比所述中心服务器负载量高的邻近服务器的负载量，其中j＝{1,2,...,N}，其中N是指所述中心服务器具有N个比所述中心服务器负载量高的邻近服务器，p_ij表示中心服务器i与比其负载量高的第j邻近服务器的比差；

(2b)计算服务器的概率区间，计算公式如下：

$x_l=\underset{j=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}$

$x_{l-1}=\underset{j=1}{\overset{l-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}$

其中，x_l是指第l服务器的概率区间右端点值，x_l-1是指第l服务器的概率区间左端点值，并且0≤l≤N，0≤x_l≤1，0≤x_l-1≤x_l；

(3b)所述随机数生成器生成一个随机数x，当x_l-1＜x＜x_l时，则选择第l服务器为所述目标服务器。设置服务器概率区间计算机制计算比中心服务器负载量高的邻近服务器的概率区间，通过判断随机数生成器生成的随机数如果落入该服务器的概率区间内，则该服务器为目标服务器，该目标服务器为客户端提供服务。提高了选择的目标服务器的可靠性。

进一步地，所述随机数生成器是一个服从均匀分布N(0,1)的随机数生成器。所述随机数生成器采用随机函数rand()生成随机数。生成随机数的步骤更容易实现，具有实用性，也进一步提高了CDN负载均衡方法的可靠性。

进一步地，所述中心服务器和其邻近服务器每隔时间周期T执行负载量更新模块，所述负载量更新模块用于所述中心服务器和其邻近服务器自动更新其负载量信息。保证各个服务器中的负载量信息为最新的，进一步提高了CDN负载均衡方法的可靠性。

有益效果：本发明的一种分布合作式的CDN负载均衡方法，通过在HTTP传输协议中加入服务器负载量的字段，负载量是分布合作式的CDN负载均衡方法实现的基础，并提供分发请求模块，重定向分配模块和负载量更新模块，通过三种模块的相互协作，并在重定向分配模块中，设置服务器概率区间计算机制计算比中心服务器负载量高的邻近服务器的概率区间，通过判断随机数生成器生成的随机数如果落入该服务器的概率区间内，则该服务器为目标服务器，该目标服务器为客户端提供服务，提高了选择的目标服务器的可靠性，并使得全局CDN网络负载能够得到较好的调度。

附图说明

图1为分布合作式的CDN负载均衡方法的系统流程图；

图2为随机数生成器生成的随机数与服务器的概率区间之间的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

本发明的分布合作式的CDN负载均衡方法，首先对HTTP传输协议进行修改，附加表示各服务器负载量的字段，通常HTTP传输协议中没有表示各服务器负载量的信息，本发明通过对HTTP传输协议进行修改，附加表示各服务器负载量的字段，负载量是分布合作式的CDN负载均衡方法实现的基础；

参见图1，在本实施例中，首先客户端发送请求至中心服务器；然后由所述中心服务器开始执行分发请求模块，所述分发请求模块用于所述中心服务器查询其邻近服务器中是否存在比所述中心服务器负载量高的其他服务器，若不存在，则所述中心服务器直接本地处理客户端的请求；若存在，则进入下一步骤；下一步骤包括所述中心服务器执行重定向分配模块，所述重定向分配模块用于在比所述中心服务器负载量高的邻近服务器中重定向一个为客户端服务的目标服务器；针对上述的重定向分配模块，所述重定向分配模块包括一个随机数生成器和服务器概率区间计算机制，所述随机数生成器采用随机函数rand()生成随机数，所述中心服务器和其邻近服务器每隔时间周期T执行负载量更新模块，所述负载量更新模块用于所述中心服务器和其邻近服务器自动更新其负载量信息。当所述随机数生成器生成的随机数落入比所述中心服务器负载量高的邻近服务器中的某个服务器的概率区间时，则该概率区间对应的服务器为所述目标服务器，最终由所述目标服务器为客户端提供服务，所述服务器概率区间计算机制包括以下步骤：

(1)计算所述中心服务器与比其负载量高的邻近服务器的比差，计算公式如下：

$p_{\mathrm{ij}}=\frac{q_j-q_i}{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(q_j-q_i)}$

其中，q_i表示所述中心服务器的负载量，q_j表示比所述中心服务器负载量高的邻近服务器的负载量，其中j＝{1,2,...,N}，其中N是指所述中心服务器具有N个比所述中心服务器负载量高的邻近服务器，p_ij表示中心服务器i与比其负载量高的第j邻近服务器的比差

(2)计算服务器的概率区间，计算公式如下：

$x_l=\underset{j=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}$

$x_{l-1}=\underset{j=1}{\overset{l-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}$

其中，x_l是指服务器l的概率区间右端点值，x_l-1是指服务器l的概率区间左端点值，并且0≤l≤N，0≤x_l≤1，0≤x_l-1≤x_l；

(3)所述随机数生成器生成一个随机数x，当x_l-1＜x＜x_l时，则选择服务器l为所述目标服务器。

当客户端发出请求时，中心服务器接收到客户端发来的请求，中心服务器开始执行分发请求模块，分发请求模块就是用来选择哪一个服务器为客服端提供服务，为客户端提供服务的服务器只能是中心服务器本身或者是比中心服务器负载量大的中心服务器的邻近服务器，首先中心服务器会查询其邻近服务器中是否有比其负载量更高的邻近服务器，当不存在时，由中心服务器本身负责处理客户端的请求，当存在时，就由比中心服务器负载量大的中心服务器的邻近服务器中某个服务器为客户端提供服务，如何选择这个目标服务器就由重定向分配模块完成；中心服务器开始执行重定向分配模块，由随机数生成器生成一个随机数x，由服务器概率区间计算机制计算出各个服务器的概率区间，参见图2，当随机数生成器生成一个随机数x落入某个服务器的区间时，即x_l-1＜x＜x_l，则选择服务器l为所述目标服务器，该服务器同样是比中心服务器i负载量高的服务器。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种分布合作式的CDN负载均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1a)首先对HTTP传输协议进行修改，附加表示各服务器负载量的字段；

(2a)客户端发送请求至中心服务器；

(3a)所述中心服务器执行分发请求模块，所述分发请求模块用于所述中心服务器查询其邻近服务器中是否存在比所述中心服务器负载量高的其他服务器，若不存在，则所述中心服务器直接本地处理客户端的请求；若存在，则进入步骤(4a)；

(4a)所述中心服务器执行重定向分配模块，所述重定向分配模块用于在比所述中心服务器负载量高的邻近服务器中重定向一个为客户端服务的目标服务器；其中，所述重定向分配模块包括一个随机数生成器和服务器概率区间计算机制，当所述随机数生成器生成的随机数落入比所述中心服务器负载量高的邻近服务器中的一个服务器的概率区间时，则该概率区间对应的服务器为所述目标服务器。

2.根据权利要求1所述的分布合作式的CDN负载均衡方法，其特征在于：在步骤(4a)中，所述服务器概率区间计算机制包括以下步骤：

(1b)计算所述中心服务器与比其负载量高的邻近服务器的比差，计算公式如下：

$p_{\mathrm{ij}}=\frac{q_j-q_i}{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(q_j-q_i)}$

其中，q_i表示所述中心服务器的负载量，q_j表示比所述中心服务器负载量高的邻近服务器的负载量，其中j＝{1,2,...,N}，其中N是指所述中心服务器具有N个比所述中心服务器负载量高的邻近服务器，p_ij表示中心服务器i与比其负载量高的第j邻近服务器的比差；

(2b)计算服务器的概率区间，计算公式如下：

$x_l=\underset{j=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}$

$x_{l-1}=\underset{j=1}{\overset{l-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}$

其中，x_l是指第l服务器的概率区间右端点值，x_l-1是指第l服务器的概率区间左端点值，并且0≤l≤N，0≤x_l≤1，0≤x_l-1≤x_l；

(3b)所述随机数生成器生成一个随机数x，当x_l-1＜x＜x_l时，则选择第l服务器作为所述目标服务器。

3.根据权利要求2所述的分布合作式的CDN负载均衡方法，其特征在于：在步骤(4a)中，所述随机数生成器是一个服从均匀分布N(0,1)的随机数生成器。

4.根据权利要求2或3所述的分布合作式的CDN负载均衡方法，其特征在于：所述随机数生成器采用随机函数rand()生成随机数。

5.根据权利要求1所述的分布合作式的CDN负载均衡方法，其特征在于：所述中心服务器和其邻近服务器每隔时间周期T执行负载量更新模块，所述负载量更新模块用于所述中心服务器和其邻近服务器自动更新其负载量信息。