摘  要： 基于動態(tài)負反饋的機制，參考現(xiàn)有的加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度和輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，設(shè)計出了改進后的負載均衡調(diào)度算法。通過負反饋機制計算每臺服務器的綜合負載權(quán)重值，而綜合負載權(quán)重值直接體現(xiàn)著服務器的當前處理能力。調(diào)度服務器根據(jù)綜合負載權(quán)重值分配工作負載，實現(xiàn)負載的均衡分布。
關(guān)鍵詞： Red5流媒體服務器；集群技術(shù)；負載均衡

1 常用負載均衡算法
　常見的負載均衡調(diào)度算法有：輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法、加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法、最小連接數(shù)調(diào)度算法、加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法、目標地址哈希散列調(diào)度算法、源地址哈希散列調(diào)度算法等[1]。
下面主要介紹輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法和加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法的思想。
?。?）輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法[2]
輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法平等地對待集群中各個服務器，認為所有服務器具有相同的處理性能。此算法將所有的n臺服務器當作一個任務隊列，當一個新的用戶連接請求到來時，執(zhí)行i=（i+1）modi，然后分配任務給第i臺服務器。
?。?）加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法[3]
　加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法是輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的改進，加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法是最小連接數(shù)調(diào)度算法的進一步改進，它很好地改進了最小連接數(shù)調(diào)度算法無法很好地處理集群中服務器間處理性能差異較大的缺點。即此時滿足條件的服務器就是集群中正在處理的請求連接數(shù)與自身權(quán)值的比值最小的服務器，就認為它是當前負載最小的服務器，負載均衡器就會把新的請求連接交給這臺服務器來處理。
2 動態(tài)反饋機制
　負載均衡調(diào)度服務器收集負載信息的本質(zhì)，就是每臺服務器節(jié)點將自身的負載情況反饋給調(diào)度服務器的過程。這就是動態(tài)反饋機制[4]，如圖1所示。

　圖1中，W為服務器更新之前狀態(tài)時的權(quán)值，集群中每臺服務器節(jié)點都會定期與調(diào)度服務器交互，將自身的負載信息情況反饋給調(diào)度服務器。在負載均衡調(diào)度服務器上，根據(jù)設(shè)計好的算法F（）將這些負載信息進行處理，重新調(diào)整當前情況下服務器的新權(quán)值W′，然后更新負載信息表，這樣能夠更好地反映出當前服務器的負載情況。
3 動態(tài)負反饋機制負載均衡調(diào)度算法
3.1 流媒體服務器綜合權(quán)值的計算
　借鑒加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法的思想，應該為每臺流媒體服務器設(shè)定一個綜合權(quán)值。計算綜合權(quán)值所需要的指標如下[5]：
　SCPUi：代表集群中第i臺流媒體服務器的CPU使用率；
　SMemi：代表集群中第i臺流媒體服務器的內(nèi)存使用率；
　SNeti：代表集群中第i臺流媒體服務器的網(wǎng)絡帶寬占用率；
　SDiski：代表集群中第i臺流媒體服務器的硬盤I/O占用率；
　SRoomi：代表集群中第i臺流媒體服務器的聊天室數(shù)量占用率。


?。?）Red5流媒體服務器開始運行后，將加入到集群中，同時會在負載均衡調(diào)度服務器上進行注冊，將自身相關(guān)信息（IP、提供服務的端口號等）發(fā)送給調(diào)度服務器；
?。?）調(diào)度服務器周期性地與每臺流媒體服務器交互（設(shè)定周期時間為10 s），采集負載信息。在流媒體服務器上，負載信息收集線程收集實時負載，通過式（2）計算實時負載Loadi，并將Loadi發(fā)送給調(diào)度服務器；
?。?）調(diào)度服務器與流媒體服務器之間通過心跳檢測進行檢測，如果3 min內(nèi)調(diào)度服務器未收到流媒體服務器的心跳，則該服務器不可用；
　（4）如果當前流媒體服務器上某個負載評估指標超過設(shè)定的負載上限閾值，發(fā)送過載通知；
?。?）調(diào)度服務器將維護一張綜合負載權(quán)重值表，在收集并計算每臺流媒體服務器的綜合負載之后，通過式（9）計算出綜合負載權(quán)重值W′i，更新表中數(shù)據(jù)；
?。?）根據(jù)新的權(quán)值，調(diào)度服務器將所有正常工作的服務器按照權(quán)值從高到低分為三組；
　（7）新的請求到來時，根據(jù)步驟（6）中所分出的權(quán)重值最大的一組，依照輪詢調(diào)度算法思想分配任務；
?。?）判斷是否是新的采樣周期，如果不是則繼續(xù)步驟（7），否則轉(zhuǎn)向步驟（2）；
?。?）如果當前沒有合適的服務器，則暫時停止響應用戶請求，通知用戶等待。
4 算法測試與分析
　評價集群系統(tǒng)整體性能有一個重要的參數(shù)指標：平均響應時間。測試所用環(huán)境如表1、表2所示。

　根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，在并發(fā)請求數(shù)量不是很多的情況下，兩種算法的平均響應時間差不多。當并發(fā)量逐漸增大后，這時改進算法的效率明顯優(yōu)于加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法。
　集群系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是必須需要考慮的問題。當采用加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法時，每臺Red5流媒體服務器的負載情況變化如圖2所示（采樣周期為10 s）。

　從圖2和圖3可知，改進的負載均衡調(diào)度算法很好地保證了整個集群的負載均衡，同時也能很好地處理當大量并發(fā)請求到來時的情況。
　本文通過在輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法和動態(tài)加權(quán)最小連接數(shù)調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于動態(tài)負反饋機制的負載均衡調(diào)度算法，能夠更好地考慮到集群中每臺流媒體服務器的處理性能，達到更好地負載均衡效率。而通過實驗對比，可知改進的負載均衡調(diào)度算法具有更短的平均用戶響應時間，也能保證集群長時間的穩(wěn)定運行，能夠達到負載均衡的目的。
參考文獻
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