基于遺傳算法的Web服務(wù)器集群負載均衡的研究.pdf

1、負載調(diào)度機制是通過最小化響應(yīng)時間及最大化節(jié)點利用率的目的，選擇網(wǎng)絡(luò)中適當?shù)墓?jié)點進行負載分配。但是，負載均衡的構(gòu)建是個NP完全問題。服務(wù)集群在實現(xiàn)負載均衡這一領(lǐng)域已取得了許多研究成果，雖然傳統(tǒng)調(diào)度算法操作簡單，但對于多個復(fù)雜的因素相互交集和約束組合而成的現(xiàn)實環(huán)境，這些點到點式的算法在搜索過程中往往會產(chǎn)生大量錯誤的峰值點，從而影響了最佳分配組合的判定。
　　適應(yīng)于多個領(lǐng)域的遺傳算法，它的本質(zhì)是一種求解問題的高度并行性全局搜索算法，在基

2、于遺傳算法的負載均衡研究中，適應(yīng)度函數(shù)是評估請求分配組合優(yōu)劣的標準。對此，本文提出引入Mean-Variance模型改進負載均衡算法中的適應(yīng)度函數(shù)。采用投資選擇模型Mean-Variance來設(shè)置服務(wù)集群中節(jié)點利用率的權(quán)重，通過Lagrange Multiplier以最小化任務(wù)完成時間為條件來獲得最優(yōu)的權(quán)重，該方式提高了服務(wù)集群中任務(wù)調(diào)度的準確性和有效性。針對服務(wù)集群的負載均衡研究，本文的主要貢獻包括三個方面:
　　(1)在遺傳算

3、法的編碼設(shè)計中，本文提出采用三維十進制對空間的候選解進行編碼設(shè)計。在三維十進制編碼中，每個解被編碼為由三個屬性表示的十進制數(shù)組。其中每個數(shù)組中的字符串具有固定大小的量化值，量化負載是根據(jù)肯尼迪宇航中心服務(wù)器日志文件中任務(wù)的比重進行量化。在搜索空間中的每個節(jié)點都有字符串代表，而且其代表的字符串是唯一的。因此三維十進制編碼設(shè)計提高了遺傳調(diào)度操作的準確性。
　　(2)通過深入研究和分析基于遺傳算法的負載均衡方法，針對適應(yīng)度函數(shù)作為評判分

4、配組合的精確性問題，本文引入Mean-Variance模型構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)。通過投資組合選擇模型Mean-Variance進行最小化響應(yīng)時間，可得到每個服務(wù)器資源利用率的權(quán)重，從而獲得最優(yōu)的分配組合。改變了傳統(tǒng)適應(yīng)度函數(shù)中節(jié)點利用率的簡單疊加模式，使得執(zhí)行時間和節(jié)點利用率得到了改善，提高負載均衡策略的有效性。
　　(3)本文采用Mean-Variance模型構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)，使得負載均衡算法中的執(zhí)行時間和節(jié)點利用率得到了有效性計算。但

5、調(diào)度算法中仍舊會出現(xiàn)部分服務(wù)超載運行的不均衡現(xiàn)象。對此，提出自適應(yīng)閾值算法，根據(jù)目前的系統(tǒng)負載和新調(diào)度任務(wù)的負載得到單個服務(wù)器的負載均值，同時系統(tǒng)設(shè)置了重閾值和輕閾值，如果超過重閾值或低于輕閾值則此服務(wù)器將是不正常運作，將被認定為不可接受分配任務(wù)的服務(wù)器。因此可接受分配服務(wù)器的自適應(yīng)閾值策略給負載平衡機制添加了靈活性，給負載均衡系統(tǒng)增加了一個重要保障。
　　本文設(shè)計并實施了一系列實驗，在不同服務(wù)環(huán)境及參數(shù)設(shè)計下與其他模型進行比較。