大規(guī)模VoD服務(wù)器負(fù)載平衡策略的研究.pdf

1、大規(guī)模VoD服務(wù)器采用分布式結(jié)構(gòu)，將連續(xù)媒體對(duì)象的多個(gè)副本放置在用戶附近的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，支持的并發(fā)流數(shù)大、覆蓋的地域廣、提供的節(jié)目多，可以在任意時(shí)間響應(yīng)任意用戶請(qǐng)求。由于每個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的負(fù)載隨時(shí)間、所處位置與用戶請(qǐng)求到達(dá)而不斷變化，近年來(lái)的研究工作更傾向于動(dòng)態(tài)資源管理。在分析討論國(guó)內(nèi)外研究工作的基礎(chǔ)上，從總體上描述了一種分布式VoD服務(wù)器的負(fù)載平衡機(jī)制，針對(duì)分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多副本定位和動(dòng)態(tài)復(fù)制、服務(wù)器選擇與負(fù)載遷移的負(fù)載平衡方法，做了如

2、下的研究工作和創(chuàng)新： 構(gòu)建了一個(gè)用于多副本定位的可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的邏輯層次簇群。針對(duì)副本數(shù)量與位置隨用戶請(qǐng)求和服務(wù)器節(jié)點(diǎn)負(fù)載狀態(tài)不斷變化的情形，將相同副本的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)組織為一個(gè)邏輯層次簇群，并采用分散式維護(hù)機(jī)制，將管理開(kāi)銷分?jǐn)傆谒械墓?jié)點(diǎn)上，從而滿足多副本訪問(wèn)能力、可擴(kuò)展性、魯棒性與自適應(yīng)性的需求。提出以覆蓋率作為指標(biāo)分析邏輯層次簇群的容錯(cuò)性的方法。數(shù)學(xué)分析表明，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量固定時(shí)，邏輯層次簇的容錯(cuò)性主要受單個(gè)簇群的尺寸影響。仿真結(jié)果表

3、明，用戶請(qǐng)求高峰期的逐流管理開(kāi)銷遠(yuǎn)小于連續(xù)媒體對(duì)象的投遞帶寬，邏輯層次簇群的管理開(kāi)銷可以忽略不計(jì)。 對(duì)象的多個(gè)副本散布在網(wǎng)絡(luò)的不同位置，網(wǎng)絡(luò)骨干費(fèi)用昂貴，不能只采用節(jié)點(diǎn)負(fù)載作為服務(wù)器選擇的依據(jù)。設(shè)計(jì)了一個(gè)基于對(duì)象回取周期性與投遞連續(xù)性的最小延遲服務(wù)器選擇方法，減輕網(wǎng)絡(luò)骨干的壓力，根據(jù)連續(xù)媒體對(duì)象的回取周期性與投遞連續(xù)性要求，推導(dǎo)了用戶到每個(gè)空閑節(jié)點(diǎn)之間的端到端的服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間估計(jì)公式。當(dāng)用戶請(qǐng)求對(duì)象時(shí)，優(yōu)先選擇服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間最小

4、的空閑節(jié)點(diǎn)。仿真表明，當(dāng)結(jié)合使用動(dòng)態(tài)復(fù)制與局部負(fù)載遷移時(shí)，最小延遲服務(wù)器選擇的請(qǐng)求接受率與啟動(dòng)延遲明顯優(yōu)于最小負(fù)載服務(wù)器選擇；結(jié)果還表明最小延遲服務(wù)器選擇可以明顯地提高請(qǐng)求接受率與降低啟動(dòng)延遲。 為了權(quán)衡邏輯層次簇群的擴(kuò)展開(kāi)銷與投遞負(fù)載，提出了節(jié)點(diǎn)根據(jù)其負(fù)載狀態(tài)閾值分別采用早期復(fù)制和即時(shí)復(fù)制的動(dòng)態(tài)復(fù)制策略。在早期復(fù)制中，建立了被請(qǐng)求對(duì)象在下一時(shí)間間隔的請(qǐng)求概率估計(jì)函數(shù)，用于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇與復(fù)制觸發(fā)。即時(shí)復(fù)制是早期復(fù)制的補(bǔ)充，可進(jìn)一步

5、地平衡服務(wù)器節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)載，同時(shí)使得節(jié)點(diǎn)保留更多的資源服務(wù)本地用戶。仿真結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)復(fù)制大幅提高了請(qǐng)求接受率和降低啟動(dòng)延遲。結(jié)果還表明，復(fù)制開(kāi)銷主要受動(dòng)態(tài)復(fù)制及其觸發(fā)閾值影響，對(duì)請(qǐng)求接受率和啟動(dòng)延遲有著顯著的負(fù)面效應(yīng)。 一個(gè)區(qū)域可能部署了分屬于不同邏輯層次簇群的多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，需要通過(guò)負(fù)載遷移進(jìn)一步平衡它們之間的負(fù)載。提出了一個(gè)基于協(xié)作能力的局部負(fù)載遷移方法，定義了以負(fù)載遷移成功和失敗次數(shù)為參數(shù)的協(xié)作能力估計(jì)函數(shù)。隨著節(jié)點(diǎn)負(fù)載