基于中间件的分布式服务器负载均衡方法

陈飞

（云南电力调度控制中心 云南省昆明市 650000）

随着信息时代的到来，在极大程度上增加了服务器集群所面临的难度，对于分布式服务器负载均衡方法的优化已经迫在眉睫。分布式服务器负载均衡作为提高服务器响应速度最安全、最可靠的方式之一，能够有效的解决传统的分布式服务器负载均衡方法在面对大量访问请求时处理不及时的情况[1]。分布式服务器负载均衡方法能够提升服务器上数据之间的交互程度，并且提高服务器的服务质量。想减少用户在发出访问请求时的等待时间，这对分布式服务器负载均衡方法提出了更高的要求。对于这些通过计算机联网而连接起来的数据库，必须能够在最短时间内同时处理大量的用户请求。只有这样，才能为用户提供高质量的互联网服务。中间件指的就是在操作系统、IT系统以及数据库之上，又位于下层应用软件的基础件，利用中间件可以为用户提供灵活、高效地互联网服务。中间件是确保每个数据库能够高效运行的关键因素，能够充分发挥分布式服务器同时分配大量访问请求的能力。因此，进行基于中间件的分布式服务器负载均衡方法研究。

1 基于中间件的分布式服务器负载均衡方法

考虑到传统的分布式服务器负载均衡方法无法合理的分配访问请求，必然会导致服务器之间负载不均衡情况的出现[2]。分布式服务器线路负载率越均衡，分布式服务器的运行水平也会随之提高。因此，在进行基于中间件的分布式服务器负载均衡方法研究中，首先，确定基于中间件负载均衡权重向量，再通过计算周期可变的动态负载率，进而实现分布式服务器负载均衡。

1.1 确定基于中间件负载均衡权重向量

由于分布式服务器访问业务不同，影响分布式服务器负载均衡的因素也会随之变化。在传统的分布式服务器负载均衡方法中，主要通过具有工作经验的人来确定基于中间件负载均衡权重向量，虽然确定流程简单，但经常会造成分布式服务器负载不均衡的问题出现，导致负载均衡权重向量误差均方值大[3]。在基于中间件的分布式服务器负载均衡方法设计中，基于中间件负载均衡权重向量具有更加快速、准确的优点。基于中间件负载均衡权重向量指的就是通过中间件均衡分布式服务器中读写器的负载权重，将大量的用户请求以标签的形式公平的分配给每个读写器。其根本目的在于使整个分布式服务器中没有读写器被分配到更少或更多数量的标签。当确定基于中间件负载均衡权重向量均在每个读写器的监控范围内，并且每个读写器也能够实时监控到所有访问请求。将读写器采集到的实时监控负载信息，通过不同读写器来监控负载信息的消耗就会达到一种负载平衡，从而确定基于中间件负载均衡权重向量。

1.2 计算周期可变的动态负载率

图1：偏差对比结果

图2：两种方法负载率对比图

通过确定基于中间件负载均衡权重向量，计算周期可变的动态负载率[4]。针对读写器实时采集到的负载信息虽然能够在理论上达到一种负载平衡，但频繁的采集负载信息必然会造成不必要的开销。为了最大限度的节约开销，本文设计一种周期可变的动态负载均衡算法。周期可变的动态负载均衡算法致力于以周期W来反馈各服务器读写器的实时负载信息，并基于各分布式服务器节点的负载情况进行重新分配。由于实时负载信息是变化的，那么周期T也会自动随着访问请求数量的变化而做出相应的调整。与此同时，不但保证了分布式服务器信息采集的实时性，还节约了不必要的开销。在周期可变的动态负载均衡算法中，将基于中间件负载均衡权重向量设为i，则周期可变的动态负载率为V，则V的计算公式，如公式（1）所示：

在公式（1）中：指的是基于中间件负载均衡权重向量中i的水平投影；zi指的是读写器对动态负载均衡参数进行分类时的调节参数；zi-1指的是动态负载均衡参数中第i-1个动态负载均衡参数的核函数；θmax指的是高斯径向动态负载均衡基核函数。

1.3 实现分布式服务器负载均衡

在计算周期可变的动态负载率的基础上，再利用分布式服务器通信数据离散余弦进行变换，计算出基于中间件的分布式服务器线性拟合负载特征值，从而实现分布式服务器负载均衡[5]。运用基于中间件的分布式服务器负载均衡方法进行负载均衡分配，具体内容如表1所示。

根据表1可知，基于中间件的分布式服务器负载均衡方法的误差均方值是向着减小的方向进行。因此，基于中间件的分布式服务器负载均衡方法可以取得分布式服务器负载均衡的良好效果。通过以上对基于中间件的分布式服务器负载均衡方法的研究，发现本文方法算出来的周期可变的动态负载均衡率更加能够体现分布式服务器影响负载均衡稳定性的潜在干扰。在无特殊情况下，基于中间件的分布式服务器负载均衡方法的周期可变动态均衡误差率明显低于传统的分布式服务器负载均衡方法。

综上所述，本文设计的基于中间件的分布式服务器负载均衡方法与传统的分布式服务器负载均衡方法最大的不同在于，传统的分布式服务器负载均衡方法人来确定基于中间件负载均衡权重向量，而基于中间件的分布式服务器负载均衡方法则是以周期可变的动态负载率为中心。如此一来，可以更加科学、高效的针对分布式服务器负载进行均衡分配，提高分布式服务器的运行水平。

2 实验分析

2.1 实验方式

本文通过对比实验，证明基于中间件的分布式服务器负载均衡方法的可行性，实验内容针对分布式服务器的负载率进行。本次仿真实验共设计3个实验场景，分别为：实验场景1只传送空报文；实验场景2指的是统计不同访问业务时两种方法的中间件吞吐量；实验场景3能够统计在混合型访问请求下的分布式服务器响应总时间。首先采用传统的分布式服务器负载均衡方法进行实验，再采用文章设计的基于中间件的分布式服务器负载均衡方法同样操作步骤，设置传统的分布式服务器负载均衡方法为对照组。分别使用两种方法进行对比实验。

2.2 实验环境

实验环境采用UDHFGI总线网络汇总10个节点构成的系统，其中包括多个临界对象和多个等效负荷节点，读写操作发生比例设置为1:1，总线上采用UFKIGV/SIJO通信模式。为更有利于实验分析，假设每一个节点仅与水平节点与其水平或邻居节点进行交互，采用标准的邻居系统，各个节点与邻居之间的交换协同变量并更新自己的变量信息状态，并设置实验参数，如表2所示。

上述表中，是对实验环境参数的设置，两种算法都在此环境下进行实验，保证实验的严谨性。

2.3 实验结果分析

本次实验主要测试分布式服务器负载均衡性，对比两种方法在进行计算时出现的偏差，并设定最高偏差线，偏差值控制在这一线内，不会影响算法的一致性，实验结果如图1所示。

分析图1可知，传统的服务器负载算法计算时，与标准线差异较大，数据溢出异常情况发生概率大。而本文设计分布式服务器负载均衡算法在进行计算时，与标准线相近，说明该方法具有很高的一致性，能够大大减少算法中存在的偏差情况，减少了对服务器的控制请求，减少了多个节点抢先发送的情况，通过上述实验，基本能够证明本文设计的算法的有效性，能够改善传统算法中出现的问题，具有一定的实际应用意义。

表1：分布式服务器负载均衡分配表

表2：实验环境参数设置

根据上述的设计的实验，实验结果如图2所示。

通过图2可得出如下的结论，本文设计的基于中间件的分布式服务器负载均衡方法的负载率相较于传统的分布式服务器负载均衡方法具有明显的优势。因此，有理由相信基于中间件的分布式服务器负载均衡方法可以提高分布式服务器的负载率，取得分布式服务器负载均衡最佳效果。

3 结束语

随着计算机联网的逐步实现，分布式服务器的负载均衡问题显得越来越重要。分布式服务器负载均衡是针对大量访问请求进行合理分配的最实用和最有效的方法。针对基于中间件的分布式服务器负载均衡方法的研究可以大幅度提高分布式服务器的负载均衡率，完成传统的分布式服务器负载均衡方法所不能完成的任务。基于中间件的分布式服务器负载均衡方法是分布式服务器负载均衡的核心技术，为实现分布式服务器负载均衡提供理论依据。