[发明专利]一种基于负载均衡的资源预调度方法

权利要求书

1.一种基于负载均衡的资源预调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，服务器集合选择：

根据用户需求预测的结果，通过下式确定与用户需求匹配的资源服务器集合,

其中C_ik为服务器i上资源k的总量，N_mi(t-1)为t-1时间单元等待服务器i上的m类用户请求，M为用户请求种类的上限，D_mk为m类用户请求所消耗资源k的量，D_nk为用户请求n所需资源k的量；

步骤2，服务器利用率计算：

在各服务器节点设置监控设备，依照运行周期收集各服务器资源使用数据，分析各服务器上正在执行的用户请求，计算服务器当前实际利用率，具体包括：

1)根据公共文化云端服务器节点数据随时间改变的特点，根据其运行周期收集资源的使用数据，采集各服务器上正在执行的用户请求数P_i；

2)根据各服务器正在执行用户请求数P_i，计算各服务器的实际利用率η_i；

其中，服务器可共同并行运行P_i个用户需求，P_i＞0为正整数，N为公共文化云端总的服务器的数量，分母代表服务器能够并行执行的最大用户请求数，分子代表现阶段执行的用户需求数，当η_i＝1时，代表服务器处于饱和状态；在当η_i＝0时，代表服务器上无正在执行的用户需求，处于非饱和状态；

步骤3，资源预调度服务器选择：

1)根据各服务器实际利用率判断服务器是否处于饱和状态，若服务器处于非饱和状态时，选择待分配用户需求n；

①根据t时间内m类用户需求数目计算t时间内总待分配用户需求数，计算公式如下：

L_m(t)＝L_m(t-1)+A_m(t)-H_m(t)

其中L_m(t)为t时间内m类用户需求数目，A_m(t)为t时间内新到达的m类用户需求数，H_m(t)为t时间内完成的m类用户需求数，L(t)为t时间内总待分配用户需求数；

②若t时间内总待分配用户需求数和t-1时间时间单元等待分配的m类用户需求的和不大于等待队列长度时，选择待分配用户需求中所需资源最大的用户需求为n，否则选取待分配任务权重最大的用户需求为n；

其中Max_ql为等待队列长度，N_mi(t-1)为t-1时间单元等待分配的m类资源,W_a为待分配任务a的权重，T_a为待分配用户需求a在等待序列中等待的时间，为待分配用户需求a所需资源量；

2)选择服务器处于非饱和状态时处理用户需求的服务器；

①计算出将区域用户需求n分配给服务器集合时各服务器的平均负载，计算公式如下：

其中表示为t时间单元服务器i上的负载，p_ni(t)为t时间单元需分配的用户需求n分配到服务器i的概率，D_mk为m类用户需求所消耗资源k的量,D_nk为用户需求n所需资源k的量，N_mi(t-1)为t-1时间单元等待分配的m类资源，Avg_DC(t)为用户需求n分配给服务器集合时各服务器的平均负载，N为公共文化云端总服务器的数量；

②计算用户需求n分配到各服务器时，服务器的负载方差，计算公式如下：

其中N为公共文化云端总服务器的数量，表示为t时间单元服务器i上的负载，Avg_DC(t)为用户需求n分配给服务器集合时各服务器的平均负载；

③分析服务器负载，选定负载方差最小的服务器为处理用户需求的服务器；

3)若服务器处于饱和状态，根据服务器用户请求执行的时间、服务器用户请求排队数量、服务器运行用户请求数量，得到全部服务器的等待时间，选用等待时间最短的服务器处理用户需求；依据资源监控设备对资源的运行状态检测，同时得到对应的参数值；

计算服务器的资源等待时间，计算公式如下：

其中P_i表示服务器现阶段执行用户需求数，表示服务器的任务排队数量，I_i表示服务器执行完一个用户需求所需的时间；

步骤4，链路选择：

根据最小化最大带宽利用率(max-min)原则衡量网络中流量的均衡程度，选择最大链路带宽利用率最小的路径为资源调度链路；

用有向图G＝(V，E)抽象描述公共文化云端到用户端网络拓扑，V表示网络中节点的集合，E表示网络链路集合；用M，N分别表示节点数量和链路数量，即M＝|V|，N＝|E|；一条从源点公共文化云端s到终点用户端t的路径P由一组不重复的链路(I₁，I₂，I₃,…,I_n)组成；对于都对应一个长度值，用表示；

组成路径的所有长度值的和为：

路径P的带宽利用率为：

其中len(P)表示路径P的长度，为表示流量经过链路l_i后链路的带宽利用率。

2.根据权利要求1所述的一种基于负载均衡的资源预调度方法，其特征在于，其特征在于，所述的步骤4中将选择新的链路问题抽象为：在一个有向图G中，找到一条从源点公共文化云端s到终点用户端t的路径P，并指定一个长度上限D，使其满足以下条件：

len(P)≤D

其中每条路径的长度不超过长限，保证用户服务质量，且选择最大链路带宽利用率最小的路径为资源调度链路。