本發(fā)明屬于小型集群多任務(wù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用混合調(diào)度策略的負(fù)載均衡方法。

背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)大部分都需要對(duì)各種大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，而集群技術(shù)是解決大規(guī)模數(shù)據(jù)處理問題的有效手段。然而，在很多集群系統(tǒng)中，各節(jié)點(diǎn)的潛在性能的實(shí)際利用率相差很大，增加了系統(tǒng)處理任務(wù)的時(shí)間。因此需要對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行負(fù)載均衡。負(fù)載均衡也稱為負(fù)載分配、負(fù)載調(diào)度，負(fù)載均衡算法包括靜態(tài)負(fù)載均衡算法和動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法。靜態(tài)負(fù)載均衡算法對(duì)負(fù)載的分配是在進(jìn)程執(zhí)行以前的編譯階段完成的，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且容易部署，但是其調(diào)度質(zhì)量嚴(yán)重依賴于對(duì)程序所產(chǎn)生的負(fù)載的估計(jì)精準(zhǔn)程度；動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法通過交換系統(tǒng)的狀態(tài)信息來決定系統(tǒng)負(fù)載的分配，實(shí)現(xiàn)靈活、有效，但是要以系統(tǒng)開銷為代價(jià)。因此上述負(fù)載均衡方法都不能更加有效地利用好各節(jié)點(diǎn)的潛能，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)小型集群系統(tǒng)中的任務(wù)進(jìn)行合理分配的方法，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種采用混合調(diào)度策略的負(fù)載均衡方法，包括如下步驟：（1）獲取小型集群系統(tǒng)狀態(tài)信息；（2）根據(jù)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)；（3）根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)判斷小型集群系統(tǒng)是否處于負(fù)載均衡狀態(tài)；（4）當(dāng)小型集群系統(tǒng)處于負(fù)載均衡狀態(tài)時(shí)，按照靜態(tài)調(diào)度策略分配任務(wù)，當(dāng)小型集群系統(tǒng)處于非負(fù)載均衡狀態(tài)時(shí)，按照動(dòng)態(tài)調(diào)度策略分配任務(wù)。所述狀態(tài)信息是影響小型集群系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)權(quán)值的性能參數(shù)。所述性能參數(shù)為處理器性能、內(nèi)存空間、磁盤讀寫速率或網(wǎng)絡(luò)帶寬。以處理器性能為例，處理器性能的值是指CPU處理速率×CPU個(gè)數(shù)。所述根據(jù)性能參數(shù)，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)的方法為：A、根據(jù)節(jié)點(diǎn)i的性能參數(shù)paij計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的綜合負(fù)載指標(biāo)Li和權(quán)值Wi；B、自定義區(qū)間（a,b），其中0＜a＜b＜1，當(dāng)Li∈(0,a]，判斷節(jié)點(diǎn)i處于輕載狀態(tài)，當(dāng)Li∈(b,1]，判斷節(jié)點(diǎn)i處于重載狀態(tài)。所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)負(fù)載狀態(tài)判斷小型集群系統(tǒng)是否處于負(fù)載均衡狀態(tài)的方法為：當(dāng)系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)均處于輕載狀態(tài)或者均處于重載狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)處于負(fù)載均衡狀態(tài)，反之為非負(fù)載均衡狀態(tài)。所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的綜合負(fù)載指標(biāo)Li和權(quán)值Wi的步驟為：a、計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的性能參數(shù)paij的值與所有節(jié)點(diǎn)中該性能參數(shù)最大值Mpaj的比值bpaij，其中性能參數(shù)paij的值是表示該節(jié)點(diǎn)該性能參數(shù)的固有值，Mpaj＝max{pa1j,pa2j,…,panj}，參數(shù)i∈[1,n],n為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，參數(shù)j∈[1,h],h為參與計(jì)算的性能參數(shù)的個(gè)數(shù)b、計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的綜合性能指標(biāo)Di其中，h為參與計(jì)算的性能參數(shù)的個(gè)數(shù)，h為正整數(shù)，Kj為性能參數(shù)比例系數(shù)，Kj∈[0,1]且c、計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的綜合負(fù)載指標(biāo)Li其中，Kj為性能參數(shù)比例系數(shù)，Kj∈[0,1]且upaij是節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻性能參數(shù)paij的值，參數(shù)i∈[1,n],n為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，參數(shù)j∈[1,h],h為參與計(jì)算的性能參數(shù)的個(gè)數(shù)；d、計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的權(quán)值Wi所述的靜態(tài)調(diào)度策略為加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略。靜態(tài)調(diào)度策略為加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略時(shí)，需要有各節(jié)點(diǎn)的權(quán)值。所述的動(dòng)態(tài)調(diào)度策略為最小鏈接調(diào)度策略。所述獲取小型集群系統(tǒng)狀態(tài)信息是按設(shè)定時(shí)間間隔或設(shè)定任務(wù)數(shù)完成后重復(fù)進(jìn)行獲取。所述負(fù)載均衡方法優(yōu)選用于刀片式服務(wù)器小型集群系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用混合調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分配的結(jié)合，能使系統(tǒng)資源消耗和負(fù)載均衡性能達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡；負(fù)載指標(biāo)評(píng)價(jià)全面，綜合考慮了單個(gè)節(jié)點(diǎn)自身各性能參數(shù)的使用情況和集群中不同節(jié)點(diǎn)的性能差異；服務(wù)器權(quán)值設(shè)置更加符合實(shí)際情況。該負(fù)載均衡方法特別適合刀片式服務(wù)器小型集群系統(tǒng)，能夠滿足這種系統(tǒng)高速高寬帶數(shù)據(jù)計(jì)算的需求，提高了該系統(tǒng)大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)運(yùn)算能力。附圖說明圖1為系統(tǒng)負(fù)載均衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖；圖2實(shí)施例中采用混合調(diào)度策略的負(fù)載均衡方法的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。以刀片式服務(wù)器小型集群系統(tǒng)為例，如圖1所示，集群系統(tǒng)的狀態(tài)在負(fù)載均衡狀態(tài)和非負(fù)載均衡狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，圖1的箭頭顯示了，系統(tǒng)有可能由負(fù)載均衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉秦?fù)載均衡狀態(tài)，也有可能從非負(fù)載均衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)載均衡狀態(tài)，系統(tǒng)也可能在負(fù)載均衡狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變，也可能在非負(fù)載均衡狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。在負(fù)載均衡狀態(tài)下，適合采用靜態(tài)調(diào)度策略；非負(fù)載均衡狀態(tài)時(shí)，適合采用動(dòng)態(tài)調(diào)度策略。對(duì)于小型集群系統(tǒng)來說，單一的采用某種調(diào)度策略所取得的負(fù)載均衡效果并不是最優(yōu)的。如圖2所示，本發(fā)明包括如下步驟：（1）獲取小型集群系統(tǒng)初始狀態(tài)信息；（2）判斷小型集群系統(tǒng)狀態(tài)；（3）選擇與系統(tǒng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略分配任務(wù)；（4）任務(wù)完成，整理輸出。如圖2所示，將接收到的集群系統(tǒng)的初始狀態(tài)信息進(jìn)行處理，計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的權(quán)值，默認(rèn)初始狀態(tài)下，系統(tǒng)處于負(fù)載均衡狀態(tài)。此時(shí)，按照靜態(tài)調(diào)度策略分配任務(wù)。設(shè)置更新狀態(tài)信息的時(shí)間，比如設(shè)定時(shí)間或者設(shè)定分配任務(wù)數(shù)等。判斷更新時(shí)間到否：如果沒有，繼續(xù)返回執(zhí)行靜態(tài)調(diào)度策略；如果到了，則更新系統(tǒng)的狀態(tài)信息，重新計(jì)算各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的權(quán)值、判斷系統(tǒng)狀態(tài)。如果系統(tǒng)處于負(fù)載均衡狀態(tài)，則執(zhí)行靜態(tài)調(diào)度策略。此時(shí)，如果任務(wù)沒有結(jié)束，繼續(xù)判斷更新時(shí)間到否：如果沒有，繼續(xù)返回執(zhí)行靜態(tài)調(diào)度策略；如果到了，則更新系統(tǒng)的狀態(tài)信息，重新計(jì)算各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的權(quán)值、判斷系統(tǒng)狀態(tài)。如果系統(tǒng)處于非負(fù)載均衡狀態(tài)，則執(zhí)行動(dòng)態(tài)調(diào)度策略。此時(shí)，如果任務(wù)沒有結(jié)束，繼續(xù)判斷更新時(shí)間到否：如果沒有，繼續(xù)返回執(zhí)行動(dòng)態(tài)調(diào)度策略；如果到了，則更新系統(tǒng)的狀態(tài)信息，重新計(jì)算各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的權(quán)值、判斷系統(tǒng)狀態(tài)。靜態(tài)調(diào)度策略選擇加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略；動(dòng)態(tài)調(diào)度策略選擇最小鏈接調(diào)度策略。計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的權(quán)值的具體方法如下；由接收到的節(jié)點(diǎn)權(quán)值性能參數(shù)分別找出該類參數(shù)的最大值Mpaj，然后計(jì)算得出各個(gè)性能指標(biāo)與其對(duì)應(yīng)指標(biāo)最大值的比值bpaj，由公式1計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的綜合性能指標(biāo)Di，根據(jù)需求給各參數(shù)設(shè)定比例系數(shù)Kh，其中Kh∈[0,1]且upaj是節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻參數(shù)paj的值，由公式2計(jì)算節(jié)點(diǎn)i在某一時(shí)刻的綜合負(fù)載指標(biāo)Li，由公式3計(jì)算集群中各節(jié)點(diǎn)的權(quán)值。自定義區(qū)間（a,b），其中0＜a＜b＜1，當(dāng)Li∈(0,a]，節(jié)點(diǎn)處于輕載狀態(tài)，當(dāng)Li∈(b,1]，節(jié)點(diǎn)處于重載狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)均處于輕載狀態(tài)或者均處于重載狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)處于負(fù)載均衡狀態(tài)，反之則為非負(fù)載均衡狀態(tài)。由于系統(tǒng)中同時(shí)存在輕載和重載節(jié)點(diǎn)時(shí)，輕載節(jié)點(diǎn)肯定比重載節(jié)點(diǎn)早完成任務(wù)，從而處在空閑狀態(tài)，而重載節(jié)點(diǎn)仍有任務(wù)處理，使得系統(tǒng)整體完成任務(wù)的時(shí)間變長(zhǎng)。因此，判斷系統(tǒng)的負(fù)載狀態(tài)，能夠優(yōu)先分配新任務(wù)給輕載節(jié)點(diǎn)或者對(duì)重載節(jié)點(diǎn)的任務(wù)進(jìn)行遷移。公式1：公式2：公式3：如上所述的系統(tǒng)狀態(tài)判斷中，如果處于負(fù)載均衡狀態(tài)，選擇加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略分配任務(wù)；處于非負(fù)載均衡狀態(tài)，選擇最小鏈接調(diào)度策略分配任務(wù)。每隔一段時(shí)間，重新判斷系統(tǒng)狀態(tài)。