一种基于分层的分布式云计算中心负载平衡方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于分层的分布式云计算中心负载平衡方法，属于云计算和云负载平衡领域。
【背景技术】
[0002]随着Internet网络技术的发展和计算机技术的不断提高，网络中传输和处理的数据的能力直线增长。人们希望获得一种直接、便捷的计算处理方式，不需要安装应用软件，只要连接互联网，就可以利用连接在网络中的空闲的计算机资源进行任务处理。
[0003]在此背景之下，云计算应运而生，所谓云计算，就是通过计算机网络去连接由大量服务器、存储设备集群构成的云数据中心，来获取远程客户端所需要的服务。在云数据中心中的服务器上设置多个虚拟机，由不同虚拟机来执行不同的用户请求，同时用户请求的文件也被划分为多个文件块分由多个虚拟机处理，这就形成了分布式云计算。
[0004]随着云计算的不断发展，云计算的规模也越来越大。虚拟化是适应大型云计算系统的关键技术，这会带来很多的优势，比如服务器资源的利用率提高，服务请求的响应时间缩短，处理的异构性等；然而这也会带来很多问题，其中最主要的问题就是服务器负载不平衡，从而导致服务器的功能不能充分利用，达不到较高的资源利用率，同时也会增加服务请求时间和服务相应时间。
[0005]云负载平衡的概念是近年来随着云计算的发展而产生的，是指云计算平台中的各个服务器平均分配用户服务请求，使每个服务器充分发挥性能，从而提高云计算的整体效率和资源利用率。
[0006]目前已经有的云负载平衡方法很多，最常用的方法有中央匹配方法和改进的分布式匹配方法。中央匹配方法是利用一个中央节点与云数据中心中的其他各个节点通信获取节点位置和负载，然后根据获取的信息进行整个云数据中心的负载平衡，方法实现简单。但是这会导致单点故障问题，同时这种方法不能适应大规模云数据中心负载平衡的要求；改进的分布式匹配方法是在分布式匹配方法的基础上引入了分布式哈希表DHTs和“相邻”的概念，由每个节点随机获取一些相邻节点的位置和负载信息，存入DHTs中，每个节点根据表中的负载信息在局部区域(部分节点)内自发进行负载平衡操作。此方法可以避免单点故障问题，同时适用于大规模云数据中心，但是遇到局部区域整体过载或整体轻载的情况，此方法将无法有效地进行负载平衡。
【发明内容】
[0007]针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于分层的分布式云计算中心负载平衡方法，避免了单点故障、克服了规模限制和解决局部区域整体过载或轻载，适用于大型云数据中心且能避免单点故障，同时可以解决局部区域整体过载或轻载的问题。
[0008]本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种基于分层的分布式云计算中心负载平衡方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0009]步骤001.针对云计算中心的所有服务器节点进行划分，获得至少两个服务器节点集群，并且分别针对各个服务器节点集群，任意选择其中一个服务器节点作为对应服务器节点集群的中央服务器节点，进入步骤002 ;
[0010]步骤002.分别针对各个服务器节点集群，将其中中央服务器节点的负载分配给对应服务器节点集群中的其它服务器节点，并进入步骤003 ;
[0011 ] 步骤003.各个服务器节点集群中的中央服务器节点，分别获得对应服务器节点集群中其它各个服务器节点的负载，并统计其中负载超过1(%的服务器节点个数占对应服务器节点集群中除中央服务器节点之外所有服务器节点总个数的比例R1，以及负载低于1%的服务器节点个数占对应服务器节点集群中除中央服务器节点之外所有服务器节点总个数的比例R2，其中，K%为预设服务器节点过载阈值，11%为预设服务器节点轻载阈值，K+M=100，K>M，并进入步骤004 ；
[0012]步骤004.各个服务器节点集群中的中央服务器节点，分别针对对应服务器节点集群的Rl和R2进行分析判断，其中，若R1/R2 ^ 3/2，则中央服务器节点判断其所对应的服务器节点集群为过载非平衡集群，并进入步骤006 ;gR2/Rl ^ 3/2，则中央服务器节点判断其所对应的服务器节点集群为轻载非平衡集群，并进入步骤009 ;若Rl/R2〈3/2或R2/RK3/2,则中央服务器节点判断其所对应的服务器节点集群为平衡集群，并进入步骤005 ;
[0013]步骤005.各个平衡集群中的中央服务器节点，分别获得对应平衡集群中除中央服务器节点之外所有服务器节点的平均负载，并根据平均负载，分别采用完全分布式负载平衡算法针对对应平衡集群中除中央服务器节点之外所有服务器节点进行负载平衡处理，所述分布式云计算中心负载平衡方法结束；
[0014]步骤006.各个过载非平衡集群中的中央服务器节点，分别在云计算中心按与之节点距离由近至远的顺序，查找一个与之相互补的轻载非平衡集群进行匹配，且该轻载非平衡集群没有与其它过载非平衡集群相匹配，并进入步骤007 ;
[0015]步骤007.各个过载非平衡集群中的中央服务器节点，分别和与之匹配相互补的轻载非平衡集群中的中央服务器节点进行通信，分别将过载非平衡集群中负载最重的服务器节点分配给与其匹配相互补的轻载非平衡集群中，并且将轻载非平衡集群中负载最轻的服务器节点分配给与其匹配相互补的过载非平衡集群中，进入步骤008 ;
[0016]步骤008.各个过载非平衡集群中的中央服务器节点，分别按照步骤003的方法更新其对应过载非平衡集群中的Rl值，并且与其匹配相互补的轻载非平衡集群中的中央服务器节点，按照步骤003的方法更新其对应轻载非平衡集群中的Rl值；若过载非平衡集群中的R1/R2彡3/2，且与其匹配相互补的轻载非平衡集群中R2/R1彡3/2，则返回步骤007 ;否则返回步骤003 ;
[0017]步骤009.各个轻载非平衡集群中的中央服务器节点，分别在云计算中心按与之节点距离由近至远的顺序，查找一个与之相互补的过载非平衡集群进行匹配，且该过载非平衡集群没有与其它轻载非平衡集群相匹配，并进入步骤010 ;
[0018]步骤010.各个轻载非平衡集群中的中央服务器节点，分别和与之匹配相互补的过载非平衡集群中的中央服务器节点进行通信，分别将轻载非平衡集群中负载最轻的服务器节点分配给与其匹配相互补的过载非平衡集群中，并且将过载非平衡集群中负载最重的服务器节点分配给与其匹配相互补的轻载非平衡集群中，进入步骤oil ;
[0019]步骤011.各个轻载非平衡集群中的中央服务器节点，分别按照步骤003的方法更新其对应轻载非平衡集群中的R2值，并且与其匹配相互补的过载非平衡集群中的中央服务器节点，按照步骤003的方法更新其对应过载非平衡集群中的R2值；若轻载非平衡集群中的R2/R1彡3/2，且与其匹配相互补的过载非平衡集群中R1/R2彡3/2，则返回步骤OlO ;否则返回步骤003。
[0020]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤OOl中，针对云计算中心的所有服务器节点，按节点间距离进行划分，获得至少两个服务器节点集群。
[0021]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤002中，分别针对各个服务器节点集群，将其中中央服务器节点的负载通过轮询法依次分配给对应服务器节点集群中的其它服务器节点。
[0022]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤005包括如下步骤:
[0023]步骤00501.各个平衡集群中的中央服务器节点，分别根据其对应平衡集群中其它各个服务器节点的负载，分别获得对应平衡集群中除中央服务器节点之外所有服务器节点的平均负载，并进入步骤00502 ；
[0024]步骤00502.各个平衡集群中的中央服务器节点，分别将对应平衡集群中其它各个服务器节点按负载由轻至重的顺序进行排序，并进入步骤00503 ;
[0025]步骤00503.各个平衡集群中的中央服务器节点，分别针对其平衡集群中低于对应平均负载的各个服务器节点，按顺序将第一个服务器节点的负载分配给第二个服务器节点；然后将其平衡集群中负载最重的服务器节点上的负载部分分配至该第一个服务器节点上，使得该第一个服务器节点上的负载等于平均负载，进入步骤00504 ;
[0026]步骤00504.各个平衡集群中的中央服务器节点，分别判断其平衡集群中其它各个服务器节点的负载是否均等于对应平均负载，是则所述分布式云计算中心负载平衡方法结束，否则，进入步骤00505 ；
[0027]步骤00505.各个平衡集群中的中央服务器节点，分别更新获得对应平衡集群中其它各个服务器节点的负载，并返回步骤00502。
[0028]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤003中，各个服务器节点集群中的中央服务器节点，分别根据Gossip-BasedAggregat1n Protocol获得对应服务器节点集群中其它各个服务器节点的负载；所述步骤00505中，各个平衡集群中的中央服务器节点，分别根据Gossip-BasedAggregat1n Protocol更新获得对