大規(guī)模VoD服務器負載平衡策略的研究.pdf

1、大規(guī)模VoD服務器采用分布式結(jié)構，將連續(xù)媒體對象的多個副本放置在用戶附近的服務器節(jié)點上，支持的并發(fā)流數(shù)大、覆蓋的地域廣、提供的節(jié)目多，可以在任意時間響應任意用戶請求。由于每個服務器節(jié)點的負載隨時間、所處位置與用戶請求到達而不斷變化，近年來的研究工作更傾向于動態(tài)資源管理。在分析討論國內(nèi)外研究工作的基礎上，從總體上描述了一種分布式VoD服務器的負載平衡機制，針對分布式拓撲結(jié)構的多副本定位和動態(tài)復制、服務器選擇與負載遷移的負載平衡方法，做了如

2、下的研究工作和創(chuàng)新： 構建了一個用于多副本定位的可動態(tài)擴展的邏輯層次簇群。針對副本數(shù)量與位置隨用戶請求和服務器節(jié)點負載狀態(tài)不斷變化的情形，將相同副本的服務器節(jié)點組織為一個邏輯層次簇群，并采用分散式維護機制，將管理開銷分攤于所有的節(jié)點上，從而滿足多副本訪問能力、可擴展性、魯棒性與自適應性的需求。提出以覆蓋率作為指標分析邏輯層次簇群的容錯性的方法。數(shù)學分析表明，當節(jié)點數(shù)量固定時，邏輯層次簇的容錯性主要受單個簇群的尺寸影響。仿真結(jié)果表

3、明，用戶請求高峰期的逐流管理開銷遠小于連續(xù)媒體對象的投遞帶寬，邏輯層次簇群的管理開銷可以忽略不計。 對象的多個副本散布在網(wǎng)絡的不同位置，網(wǎng)絡骨干費用昂貴，不能只采用節(jié)點負載作為服務器選擇的依據(jù)。設計了一個基于對象回取周期性與投遞連續(xù)性的最小延遲服務器選擇方法，減輕網(wǎng)絡骨干的壓力，根據(jù)連續(xù)媒體對象的回取周期性與投遞連續(xù)性要求，推導了用戶到每個空閑節(jié)點之間的端到端的服務器響應時間估計公式。當用戶請求對象時，優(yōu)先選擇服務器響應時間最小

4、的空閑節(jié)點。仿真表明，當結(jié)合使用動態(tài)復制與局部負載遷移時，最小延遲服務器選擇的請求接受率與啟動延遲明顯優(yōu)于最小負載服務器選擇；結(jié)果還表明最小延遲服務器選擇可以明顯地提高請求接受率與降低啟動延遲。 為了權衡邏輯層次簇群的擴展開銷與投遞負載，提出了節(jié)點根據(jù)其負載狀態(tài)閾值分別采用早期復制和即時復制的動態(tài)復制策略。在早期復制中，建立了被請求對象在下一時間間隔的請求概率估計函數(shù)，用于目標節(jié)點選擇與復制觸發(fā)。即時復制是早期復制的補充，可進一步

5、地平衡服務器節(jié)點之間的負載，同時使得節(jié)點保留更多的資源服務本地用戶。仿真結(jié)果表明，動態(tài)復制大幅提高了請求接受率和降低啟動延遲。結(jié)果還表明，復制開銷主要受動態(tài)復制及其觸發(fā)閾值影響，對請求接受率和啟動延遲有著顯著的負面效應。 一個區(qū)域可能部署了分屬于不同邏輯層次簇群的多個服務器節(jié)點，需要通過負載遷移進一步平衡它們之間的負載。提出了一個基于協(xié)作能力的局部負載遷移方法，定義了以負載遷移成功和失敗次數(shù)為參數(shù)的協(xié)作能力估計函數(shù)。隨著節(jié)點負載