CN1407484A - 实现快速加权轮选的方法和服务器实现负担均衡的方法 - Google Patents

Abstract

一种在数据库中实现快速加权轮选的方法和网络服务器向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法，其设计思想是：根据数据库中各资源的权值大小而分别对其连续使用一定次数，在连续使用某一个资源达到其权值所规定的某一特定次数后，将继续使用下一个资源，并在对其连续使用达到一定次数后，再继续往下使用另一个资源；且周而复始地不断循环之。由于该方法不再需要使用CPU效率很低地计算随机数，使加权轮选的速度大为提高，可使CPU腾出时间进行其他数据处理和控制操作，使整个系统的性能明显改善。其中服务器向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法已在申请人研制的接入服务器中进行了实施试验，试验很成功，实现了发明目的。

Description

实现快速加权轮选的方法和服务器实现负担均衡的方法

技术领域

本发明涉及一种在数据库中实现快速加权轮选的方法和网络服务器向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法，属于数据库的应用和网络服务器的应用技术领域。

背景技术

在数据库中实现加权轮选时，通常的算法是采用随机数方法。下面结合图1举例说明如下：

假设数据库中存有三个资源，希望能够按照20∶30∶50的比例来分别使用之。这里所述的提取使用各资源的比例就是各资源的权值大小的比例，可由此来确定各资源的权值。通常在提取该资源时，首先是产生一随机数，然后再根据该随机数的数值大小而判断应该提取哪一个资源。参见图1，从图中可以看到在0到100的范围内被划分成比例为：20∶30∶50的三个线段，此时，可以产生一个0到100之间的随机数(数据库中随机数一般是在0到1之间的小数，可以通过将其乘以100而得到)。当该随机数的数值在0到20之间时取第一个资源，在20到50之间时取第二个资源，在50到100之间时取第三个资源。这种方法虽然实现了加权轮选，但是CPU在计算每个随机数时是非常占用时间的，效率很低。这种低速加权轮选的方法对于实时性能要求较高的通信系统是无法接受的。

例如，呼叫管理中心(CMC)是一个用于对拨号上网的端口进行批发的通信管理系统，其中有一种基于虚拟私有拨号网VPDN(Virtual Private Dial-upNetwork)的上网方式，用户在使用该方式上网时，需要由两层隧道协议网络服务器LNS(L2TP Network Server，以下简称：服务器)产生一条会话session连接，分配给其使用。该CMC系统具有下述特性：1、每一个服务器LNS可以容纳的最大会话session连接的数目是有限制的，可用字段session_limit表示该限制值；2、CMC对系统的实时性能要求较高，应在尽可能短的时间内向拨号上网用户提供会话连接；3、CMC系统需要对服务器LNS进行分组管理。为了使同一组中的各服务器LNS的负担均衡化，就需要对服务器LNS进行加权轮选。这样就面临着在通信系统的工程实际中如何解决和实现快速加权轮选的课题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在数据库中实现快速加权轮选的方法，该方法能够提高轮选速度，保证系统性能。

本发明的另一目的是提供一种在虚拟私有拨号网VPDN(Virtual PrivateDial-up Network)中，两层隧道协议网络服务器LNS向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法。

本发明在数据库中实现快速加权轮选的方法是这样的：包括有下列步骤：

(1)首先，根据符合条件的资源的状况生成两个数据库表：资源表和资源组表；其中资源表的结构是由下述三个字段所组成：资源编号：表示该资源的编号，所属组号：表示该资源所归属的组号，权值：表示该资源可以被连续轮选的次数；其中资源组表的结构则是由下述四个字段所组成：组编号：表示该资源组的编号，该组中最大的资源编号：表示该资源组里各资源中最大的编号，该组中当前资源的编号：表示该资源组里当前正被轮选的资源编号，该组中当前资源还可被轮选的次数；表示该资源组里当前正被轮选的资源还可被轮选的次数；

(2)从资源组表中取得本资源组中的当前资源的编号、当前资源还可被轮选的次数和该组中最大的资源编号三个字段，并按照下述情况分别进行处理；

(3)如果当前资源还可被轮选的次数大于零，则返回当前资源，即将当前资源编号提供给调用者使用，同时，把当前资源还可被轮选的次数减1；

(4)否则，将当前资源的编号加1，如果相加后得到的当前资源的编号大于该资源组中最大的资源编号，则设置当前资源编号为1，即表示当前资源已被轮选完毕，并设定下一个资源为当前资源；

(5)从资源表中取出该当前资源的权值，通过权值得出还可以被轮选的次数，即将该当前资源的权值减1，然后再将所得到的该当前资源还可以被轮选的次数连同该资源编号一起更新到资源组表中；

(6)返回该当前资源编号，即将该当前资源编号提供给调用者使用。

本发明在虚拟私有拨号网VPDN中，两层隧道协议网络服务器LNS向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法是这样的：包括有下列步骤：(1)首先，生成两个数据库表：服务器信息表和服务器组信息表，其中服务器信息表的结构是由下述五个字段所组成：服务器编号：表示该服务器的编号，本服务器所属组的唯一标识：表示该服务器所归属的组号，负荷均衡分担时服务器的权值：表示该服务器可以被连续轮选的次数，服务器可容纳的最大连接数目：表示该服务器允许容纳的最大会话连接个数，服务器上已经使用的连接个数：表示该服务器上已经使用的会话连接个数；其中服务器组信息表的结构则是由下述四个字段所组成：服务器组的唯一标识编号：表示该服务器所归属的组号，本组中最大的服务器编号：表示该服务器组里各服务器中最大的编号，当前正在使用的服务器编号：表示该服务器组里当前正在使用的服务器编号，当前服务器还可被轮选的次数；表示该服务器组里当前正被轮选的络服务器还可被轮选的次数；

(2)从服务器组信息表中取得本服务器组中的当前正在使用的服务器的编号、当前正在使用的服务器还可被轮选的次数和本组中最大的服务器编号三个字段，并按照下述情况分别进行处理；

(3)如果当前正在使用的服务器还可被轮选的次数大于零，则取出当前正在使用的服务器的编号，即将当前正在使用的服务器编号提供给调用者使用，同时，把当前正在使用的服务器还可被轮选的次数减1；

(4)否则，查找下一个编号的服务器，即将当前正在使用的服务器的编号加1，如果该下一个服务器的编号大于本组内最大的服务器编号，则设置编号为1的服务器为当前正在使用的服务器；

(5)从服务器信息表中取出当前正在使用的服务器的权值，该服务器可容纳的最大连接数目和该服务器上已经使用的连接个数共三个字段的数据；

(6)通过上述该服务器上已经使用的连接个数、该服务器可容纳的最大连接数目和负荷均衡分担时该服务器的权值计算得出该服务器新的还可被轮选的次数，该服务器新的还可被轮选的次数应为：该服务器可容纳的最大连接数目-该服务器已经使用的连接个数-1与该当前正在使用的服务器的权值-1之中的较小者，

(7)如果该服务器已经使用的连接个数大于或等于该服务器可容纳的最大连接数目，即表示该服务器已经被占满，再返回第四步；

(8)将服务器信息表中的该服务器已经使用的连接个数加1而更新之；

(9)返回当前正在使用的服务器的编号，即将当前正在使用的服务器的编号提供给调用者使用。

本发明实现快速加权轮选方法的设计思想是：根据数据库中各资源的权值大小而分别对其连续使用一定次数，在连续使用某一个资源达到其权值所规定的某一特定次数后，将继续使用下一个资源，并在对其连续使用达到一定次数之后，再继续往下使用另一个资源；并周而复始地不断循环之。例如，在背景技术介绍的图1中，可以首先连续使用第一个资源，在使用达到20次以后，开始连续使用第二个资源，在对其使用到30次后，则连续使用第三个资源，如此循环往复。由于该方法不再需要使用CPU效率很低地计算随机数，使加权轮选的速度大为提高，可以使CPU腾出时间进行其他数据处理和控制操作，使整个系统的性能明显改善。

附图说明

图1是一种需要按照20∶30∶50的比例进行加权轮选的数据库的示意图。

图2是本发明实现快速加权轮选的资源表的示意图。

图3是本发明实现快速加权轮选的资源组表的示意图。

图4是本发明的网络服务器快速提供会话连接并实现负担均衡的服务器信息表的示意图。

图5是本发明的网络服务器快速提供会话连接并实现负担均衡的服务器组信息表的示意图。

具体实施方式

参见图2和图3，本发明是一种在数据库中实现快速加权轮选的方法，包括有下列步骤：

(1)首先，根据符合条件的资源(即数据或记录)的状况生成两个数据库表：资源表(tbl_resource，参见图2)和资源组表(tbl_res_group，参见图3)；其中资源表的结构是由下述三个字段所组成：资源编号(resource_id)：表示该资源的编号，所属组号(group_id)：表示该资源所归属的组号，权值(weight)：表示该资源可以被连续轮选的次数；其中资源组表的结构则是由下述四个字段所组成：组编号(group_id)：表示该资源组的编号，该组中最大的资源编号(max_res_id)：表示该资源组里各资源中最大的编号，该组中当前资源的编号(cur_res_id)：表示该资源组里当前正被轮选的资源编号，该组中当前资源还可被轮选的次数(remain_count)；表示该资源组里当前正被轮选的资源还可被轮选的次数；在这两个数据模型中，各个字段的数据均为整数类型(int)，且这七个字段的数据均为不允许空值的数据。

(2)从资源组表(tbl_res_roup)中取得本资源组中的当前资源的编号(cur_res_id)、当前资源还可被轮选的次数(remain_count)和该组中最大的资源编号(max_res_id)三个字段，并按照下述情况分别进行处理；

(3)如果当前资源还可被轮选的次数(remain_count)大于零，则返回当前资源(cur_res_id)，即将当前资源编号提供给调用者使用，同时，把当前资源还可被轮选的次数(remain_count)减1；

(4)否则，将当前资源的编号(cur_res_id)加1，如果相加后得到的当前资源的编号大于该资源组中最大的资源编号(maxr_res_id)，则设置当前资源编号为1，即表示当前资源(cur_res_id)已被轮选完毕，并设定下一个资源为当前资源；

(5)从资源表(tbl_resource)中取出该当前资源的权值(weight)，通过权值得出还可以被轮选的次数：remain_count＝weight-1；权值weight是该资源可以连续被轮选的次数，再减去本次，还可被轮选的次数即为将该当前资源的权值减1，然后再将所得到的该当前资源还可以被轮选的次数(remain_count)连同该当前资源编号(cur_res_id)一起更新到资源组表(tbl_res_group)中；

(6)返回该当前资源编号(cur_res_id)，即将该当前资源编号提供给调用者使用。

本发明的方法在应用于虚拟私有拨号网VPDN中，由两层隧道协议网络服务器LNS向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡时，其基本原理与前面描述的方法是一样的，但有一点不同的是：服务器LNS有一最大会话session连接的数目限制(session_limit)的字段，且因外在服务器信息表中还增加了一个字段(session_count)：用来表示已经使用的session连接个数。当转换当前服务器LNS时，其还可被轮选的次数(remain_count)一般为权值-1(即lns_weight-1，减去本次申请)，但当该服务器LNS接近饱和时，其还可被轮选的次数(remain_count)将参照剩余的连接数目(即将可容纳的最大连接数目减去已经使用的个数：session_limit-session_count)得出。例如，该服务器的权值为10，可容纳的最大连接数目为105，当已经建立了100个连接时，也就是说，最多还能建立5个连接；此时当前的服务器还可被轮选的次数(remain_count)就不应为10-1＝9，而是5-1＝4。

在CMC中各服务器LNS的权值也是通过其可容纳的最大连接数目(session_limit)得到的。具体算法是：找到各服务器中最小的最大连接数目(用min_session_limit表示)，其他服务器LNS的权值则为其最大连接数目(session_limit)，也是其中各服务器最小的最大连接数目(min_session_limit)的倍数(一般取整)，再通过扩大一定倍数(例如10倍)而得到。例如有三个服务器LNS，其可容纳的最大连接数目(session_limit)分别为：100、240和300，则其权值分别为；10、20(240/100*10)和30(300/100*10)。

本发明在虚拟私有拨号网VPDN中，两层隧道协议网络服务器LNS向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法是这样的：包括有下列步骤：(1)首先，生成两个数据库表：服务器信息表(tbl_lns，参见图4)和服务器组信息表(tbl_lnsgroup，参见图5)，其中服务器信息表的结构是由下述五个字段所组成：服务器编号(lns_id)：表示该服务器的编号，本服务器所属组的唯一标识(lns_groupid)：表示该服务器所归属的组号，负荷均衡分担时服务器的权值(lns_weight)：表示该服务器可以被连续轮选的次数，服务器可容纳的最大连接数目(session_limit)：表示该服务器允许容纳的最大会话连接个数，服务器上已经使用的连接个数(session_count)：表示该服务器上已经使用的会话连接个数；其中服务器组信息表的结构则是由下述四个字段所组成：服务器组的唯一标识编号(lnsgroup_id)：表示该服务器所归属的组号，本组中最大的服务器编号(max_lnsid)：表示该服务器组里各服务器中最大的编号，当前正在使用的服务器编号(current_lnsid)：表示该服务器组里当前正在使用的服务器编号，当前服务器还可被轮选的次数(remain_count)：表示该服务器组里当前正被轮选的服务器还可被轮选的次数；上述两个数据类型中的各个字段都不允许是空值；

(2)从服务器组信息表(tbl_lnsgroup)中取得本服务器组中的当前正在使用的服务器的编号(current_lnsid)、当前正在使用的服务器还可被轮选的次数(remain_count)和本组中最大的服务器编号(max_lnsid)三个字段，并按照下述情况分别进行处理；

(3)如果当前正在使用的服务器还可被轮选的次数(remain_count)大于零，则取出当前正在使用的服务器的编号(current_lnsid)，即将该当前正在使用的服务器编号(current_lnsid)提供给调用者使用，同时，把当前正在使用的服务器还可被轮选的次数(remain_count)减1；

(4)否则，查找下一个编号的服务器，即将当前正在使用的服务器的编号(current_lnsid)加1，如果该下一个服务器的编号大于本组内最大的服务器编号(max_lnsid)，则设置编号为1的服务器为当前正在使用的服务器；

(5)从服务器信息表(tbl_lns)中取出当前正在使用的服务器的权值(lns_weight)、该服务器可容纳的最大连接数目(session_limit)和该服务器已经使用的连接个数(session_count)共三个字段的数据；

(6)通过上述该服务器已经使用的连接个数(session_count)、该服务器可容纳的最大连接数目(session_limit)和负荷均衡分担时该服务器的权值(lns_weight)三个数据计算得出该服务器新的还可被轮选的次数(remain_count)，该服务器新的还可被轮选的次数(remain_count)应为：该服务器可容纳的最大连接数目(session_limit)-该服务器已经使用的连接个数(session_count)-1与该当前正在使用的服务器的权值(lns_weight)-1两者之中的较小者；

(7)如果该服务器已经使用的连接个数(session_count)大于或等于该服务器可容纳的最大连接数目(session_limit)，即表示该服务器已经被占满，再返回第四步；

(8)将服务器信息表中的该服务器已经使用的连接个数(session_count)加1而更新之；

(9)返回当前正在使用的服务器的编号(current_lnsid)，即将当前正在使用的服务器的编号提供给调用者使用。

本发明的上述两层隧道协议网络服务器LNS向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法已经在申请人研制的A8010接入服务器中进行了较长时间的实施试验，试验的实践证明：本发明的快速提供会话连接和实现负担均衡的方法是简单、便利而有效的，试验是成功的，实现了发明目的，具有很好的推广应用前景。

Claims (2)

1、一种在数据库中实现快速加权轮选的方法，其特征在于：包括有下列步骤：(1)首先，根据符合条件的资源的状况生成两个数据库表：资源表和资源组表；其中资源表的结构是由下述三个字段所组成：资源编号：表示该资源的编号，所属组号：表示该资源所归属的组号，权值：表示该资源可以被连续轮选的次数；其中资源组表的结构则是由下述四个字段所组成：组编号：表示该资源组的编号，该组中最大的资源编号：表示该资源组里各资源中最大的编号，该组中当前资源的编号：表示该资源组里当前正被轮选的资源编号，该组中当前资源还可被轮选的次数；表示该资源组里当前正被轮选的资源还可被轮选的次数；

(2)从资源组表中取得本资源组中的当前资源的编号、当前资源还可被轮选的次数和该组中最大的资源编号三个字段，并按照下述情况分别进行处理；

(3)如果当前资源还可被轮选的次数大于零，则返回当前资源，即将当前资源编号提供给调用者使用，同时，把当前资源还可被轮选的次数减1；

(4)否则，将当前资源的编号加1，如果相加后得到的当前资源的编号大于该资源组中最大的资源编号，则设置当前资源编号为1，即表示当前资源已被轮选完毕，并设定下一个资源为当前资源；

(5)从资源表中取出该当前资源的权值，通过权值得出还可以被轮选的次数，即将该当前资源的权值减1，然后再将所得到的该当前资源还可以被轮选的次数连同该资源编号一起更新到资源组表中；

(6)返回该当前资源编号，即将该当前资源编号提供给调用者使用。

2、一种在虚拟私有拨号网VPDN中，两层隧道协议网络服务器LNS向拨号上网用户快速提供会话连接并实现负担均衡的方法，其特征在于：包括有下列步骤：(1)首先，生成两个数据库表：服务器信息表和服务器组信息表，其中服务器信息表的结构是由下述五个字段所组成：服务器编号：表示该服务器的编号，本服务器所属组的唯一标识：表示该服务器所归属的组号，负荷均衡分担时服务器的权值：表示该服务器可以被连续轮选的次数，服务器可容纳的最大连接数目：表示该服务器允许容纳的最大会话连接个数，服务器上已经使用的连接个数：表示该服务器上已经使用的会话连接个数；其中服务器组信息表的结构则是由下述四个字段所组成：服务器组的唯一标识编号：表示该服务器所归属的组号，本组中最大的服务器编号：表示该服务器组里各服务器中最大的编号，当前正在使用的服务器编号：表示该服务器组里当前正在使用的服务器编号，当前服务器还可被轮选的次数；表示该服务器组里当前正被轮选的络服务器还可被轮选的次数；

(2)从服务器组信息表中取得本服务器组中的当前正在使用的服务器的编号、当前正在使用的服务器还可被轮选的次数和本组中最大的服务器编号三个字段，并按照下述情况分别进行处理；

(3)如果当前正在使用的服务器还可被轮选的次数大于零，则取出当前正在使用的服务器的编号，即将当前正在使用的服务器编号提供给调用者使用，同时，把当前正在使用的服务器还可被轮选的次数减1；

(4)否则，查找下一个编号的服务器，即将当前正在使用的服务器的编号加1，如果该下一个服务器的编号大于本组内最大的服务器编号，则设置编号为1的服务器为当前正在使用的服务器；

(5)从服务器信息表中取出当前正在使用的服务器的权值，该服务器可容纳的最大连接数目和该服务器上已经使用的连接个数共三个字段的数据；

(6)通过上述该服务器上已经使用的连接个数、该服务器可容纳的最大连接数目和负荷均衡分担时该服务器的权值计算得出该服务器新的还可被轮选的次数，该服务器新的还可被轮选的次数应为：该服务器可容纳的最大连接数目-该服务器已经使用的连接个数-1与该当前正在使用的服务器的权值-1之中的较小者，

(7)如果该服务器已经使用的连接个数大于或等于该服务器可容纳的最大连接数目，即表示该服务器已经被占满，再返回第四步；

(8)将服务器信息表中的该服务器已经使用的连接个数加1而更新之；

(9)返回当前正在使用的服务器的编号，即将当前正在使用的服务器的编号提供给调用者使用。