通過負(fù)載平衡，我們可以有效整頓網(wǎng)絡(luò)的性能，改善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境，那么，到底什么是負(fù)載平衡，怎樣給他進(jìn)行分類呢？這就讓我們一起來看看下文的介紹，通過下文的介紹，您講了解到它的基本概念分類，以及負(fù)載平衡算法的相關(guān)內(nèi)容。

負(fù)載平衡

為了改善系統(tǒng)的性能,通過在多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間合理地分配負(fù)載,使各臺(tái)計(jì)算機(jī)的負(fù)載基本均衡,這種計(jì)算能力共享的形式,通常被稱為負(fù)載平衡或負(fù)載共享｡一般來說,"負(fù)載平衡"要達(dá)到的目標(biāo)是使各臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的負(fù)載基本均衡,而"負(fù)載共享"意味著只是簡(jiǎn)單的負(fù)載的重新分配｡

負(fù)載平衡包括兩種,一種是靜態(tài)負(fù)載平衡,一種是動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡｡只是利用系統(tǒng)負(fù)載的平均信息,而忽視系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載狀況的方法被稱為靜態(tài)負(fù)載平衡｡根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載狀況來調(diào)整任務(wù)劃分的方法被稱為動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡｡

導(dǎo)致負(fù)載不平衡主要是由于:

某些算法的迭代大小不是固定的,但迭代的大小在編譯時(shí)卻可以被求得;
某些算法的迭代大小不是固定的,并且迭代的大小依賴于被處理的數(shù)據(jù),在編譯時(shí)無法求得;
即使迭代大小是固定的,也會(huì)有許多不定因素導(dǎo)致計(jì)算速度的差異｡

考察這三個(gè)原因,對(duì)第一種情況可在編譯時(shí)估計(jì)各迭代的工作量,按照處理節(jié)點(diǎn)的處理能力分布迭代,這就是靜態(tài)負(fù)載平衡的方法｡對(duì)第二､三種情況來說,必須采用動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡的手段,在運(yùn)行過程中根據(jù)各個(gè)處理節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的情況,動(dòng)態(tài)地遷移任務(wù),實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡｡進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡需要考察處理節(jié)點(diǎn)的處理能力,它的基本依據(jù)是根據(jù)處理節(jié)點(diǎn)先前的處理速度預(yù)見未來的處理速度｡

負(fù)載平衡算法

一個(gè)負(fù)載平衡算法都包含以下三個(gè)組成部分:

信息策略:制定任務(wù)放置策略的制定者使用的負(fù)載和任務(wù)量,以及信息分配的方式｡
傳送策略:基于任務(wù)和計(jì)算機(jī)負(fù)載,判斷是否要把一個(gè)任務(wù)傳送到其它計(jì)算機(jī)上處理｡
放置策略:對(duì)于適合傳送到其它計(jì)算機(jī)處理的任務(wù),選擇任務(wù)將被傳送的目的計(jì)算機(jī)｡

負(fù)載平衡的上述三個(gè)部分之間是以不同的方式相互作用的｡放置策略利用信息策略提供的負(fù)載信息,僅當(dāng)任務(wù)被傳送策略判斷為適于傳送之后才行動(dòng)｡

總之,負(fù)載平衡的目標(biāo)是:提供最短的平均任務(wù)響應(yīng)時(shí)間;能適于變化的負(fù)載;是可靠的負(fù)載平衡機(jī)制｡

負(fù)載平衡算法:信息策略

人們用來描述負(fù)載信息采用的參數(shù)有:

運(yùn)行隊(duì)列中的任務(wù)數(shù);
系統(tǒng)調(diào)用的速率;
CPU上下文切換率;
空閑CPU時(shí)間百分比;
空閑存儲(chǔ)器的大小(K字節(jié));

1分鐘內(nèi)的平均負(fù)載｡對(duì)于這些單個(gè)的負(fù)載描述參數(shù),即采用運(yùn)行隊(duì)列中的任務(wù)數(shù)作為描述負(fù)載的參數(shù)被證明是最有效的,即它的平均任務(wù)響應(yīng)時(shí)間最短,并且已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用｡但是,如果為了使系統(tǒng)信息更全面而采集了更多的參數(shù),則往往由于增加了額外開銷,卻得不到所希望的性能改善｡例如,采用將六個(gè)參數(shù)中的某兩個(gè)進(jìn)行"AND"或"OR"組合,得到的平均響應(yīng)時(shí)間反而比單個(gè)參數(shù)的平均響應(yīng)時(shí)間還要差一些｡

負(fù)載平衡算法:傳送策略

為了簡(jiǎn)單起見,在選用傳送策略時(shí),多選用閥值策略｡例如,Eager等人的方法是:在判斷是否要在本地處理一個(gè)任務(wù)時(shí),無需交換計(jì)算機(jī)之間的狀態(tài)信息,一旦服務(wù)隊(duì)列或等待服務(wù)隊(duì)列的長(zhǎng)度大于閥值時(shí),就傳送這個(gè)任務(wù),而且傳送的是剛剛接收的任務(wù)｡而進(jìn)程遷移能夠遷移正在執(zhí)行的任務(wù),是對(duì)這種只能傳送剛剛接收的任務(wù)的一種改進(jìn)｡

在模擬研究七個(gè)負(fù)載平衡算法時(shí),其傳送策略都采用閥值策略｡它的閥值策略基于兩個(gè)閥值∶計(jì)算機(jī)的負(fù)載閥值Load和任務(wù)執(zhí)行時(shí)間閥值TCPU｡如果計(jì)算機(jī)的負(fù)載超過Load并且任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間超過TCPU時(shí),就把此任務(wù)傳送到其它計(jì)算機(jī)執(zhí)行｡

負(fù)載平衡算法:放置策略

經(jīng)過總結(jié),共有以下四種放置策略｡

◆集中策略

每隔P秒,其中一個(gè)計(jì)算機(jī)被指定為"負(fù)載信息中心"(LIC),接受所有其它負(fù)載的變更值,并把它們匯集到一個(gè)"負(fù)載向量"中,然后把負(fù)載向量廣播給所有其它的計(jì)算機(jī)｡當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)認(rèn)為一個(gè)任務(wù)適于傳送到其它計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí),它就給LIC發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求,并告知當(dāng)前負(fù)載的值｡LIC選一臺(tái)具有最短運(yùn)行隊(duì)列長(zhǎng)度的計(jì)算機(jī),并且通知任務(wù)所在的計(jì)算機(jī)把任務(wù)發(fā)送給它,同時(shí),它把目的主機(jī)負(fù)載值增加1｡

◆閥值策略

隨機(jī)選擇一臺(tái)計(jì)算機(jī),判斷若把任務(wù)傳送到那臺(tái)計(jì)算機(jī)后,那臺(tái)計(jì)算機(jī)的任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度是否會(huì)超過閥值｡如果不超過閥值,就傳送此任務(wù);否則,隨機(jī)選擇另一臺(tái)計(jì)算機(jī),并以同樣方式判斷,繼續(xù)這樣做直到找到一臺(tái)合適的目的計(jì)算機(jī),或探測(cè)次數(shù)超過一個(gè)靜態(tài)值限制LP,當(dāng)任務(wù)真正到達(dá)計(jì)算機(jī)以后,不管狀態(tài)如何,必須處理該任務(wù)｡

◆最短任務(wù)隊(duì)列策略

隨機(jī)選擇LP臺(tái)不同的計(jì)算機(jī),察看每臺(tái)計(jì)算機(jī)的任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度,任務(wù)被傳送到具有最短任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度的計(jì)算機(jī)｡當(dāng)任務(wù)真正到達(dá)計(jì)算機(jī),無論狀態(tài)如何,目的計(jì)算機(jī)必須處理該任務(wù)｡對(duì)此策略的一個(gè)簡(jiǎn)單改進(jìn)時(shí),無論何時(shí),遇到一臺(tái)隊(duì)列長(zhǎng)度為0的計(jì)算機(jī)時(shí),不再繼續(xù)探測(cè),因?yàn)榭梢源_定此計(jì)算機(jī)是一臺(tái)可以接受的目的計(jì)算機(jī)｡

◆保留策略

當(dāng)一個(gè)任務(wù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)離開時(shí),該計(jì)算機(jī)檢查本地負(fù)載,如果負(fù)載小于閥值T1,就探測(cè)其它計(jì)算機(jī),并在R個(gè)負(fù)載大于T1的計(jì)算機(jī)中登記該計(jì)算機(jī)的名字,并把登記的內(nèi)容保留到一個(gè)棧中｡當(dāng)一個(gè)任務(wù)到達(dá)一臺(tái)超載的計(jì)算機(jī)時(shí),就把這個(gè)任務(wù)傳送到此臺(tái)計(jì)算機(jī)棧頂?shù)挠?jì)算機(jī)上｡如果一個(gè)計(jì)算機(jī)的負(fù)載低于T1,就清空棧里保留的所有計(jì)算機(jī)名｡