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基于近似匹配的發布/訂閱負載均衡方法.pdf

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基于 近似 匹配 發布 訂閱 負載 均衡 方法
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摘要
申請專利號:

CN201210225985.9

申請日:

2012.07.02

公開號:

CN102769668B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04L 29/08申請日:20120702|||公開
IPC分類號: H04L29/08 主分類號: H04L29/08
申請人: 上海交通大學
發明人: 曹健; 錢詩友; 譚鴻杰; 曹艷; 葉瑩瑩; 于潤勝; 于晨; 李明祿
地址: 200240 上海市閔行區東川路800號
優先權:
專利代理機構: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236 代理人: 郭國中
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210225985.9

授權公告號:

102769668B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2012.12.26|||2012.11.07

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種基于近似匹配的發布/訂閱負載均衡方法,首先,用戶將訂閱要求發送到邊界代理結點,邊界代理結點將其轉發給它所連接的中間代理結點;之后,某個邊界代理結點收到事件后,先確定事件是否滿足本地用戶的訂閱條件,如果滿足,由該邊界代理結點將事件傳送到所有滿足條件的本地用戶,然后檢查事件是否滿足遠程用戶的訂閱條件,如果滿足,通過鄰居代理結點進行轉發。最后,在負載過重的中間代理結點上采用近似匹配的方法,實現可控的負載均衡,把匹配任務從負載過重的中間代理結點轉移到負載較輕的邊界代理結點上。本發明有效解決了現有發布/訂閱系統存在的容易出現負載不均衡的技術問題,具有處理效率高、性能穩定的優點。

權利要求書

1: 一種基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 其特征在于, 包括以下步驟 : (1) 用戶將訂閱要求發送到邊界代理結點, 邊界代理結點將其轉發給它所連接的中間 代理結點 ; (2) 某個邊界代理結點收到事件后, 先確定事件是否滿足本地用戶的訂閱條件, 如果滿 足, 由該邊界代理結點將事件傳送到所有滿足條件的本地用戶, 然后檢查事件是否滿足遠 程用戶的訂閱條件, 如果滿足, 通過鄰居代理結點進行轉發 ; (3) 在負載過重的中間代理結點上采用近似匹配的方法, 實現可控的負載均衡, 把匹配 任務從負載過重的中間代理結點轉移到負載較輕的邊界代理結點上。
2: 如權利要求 1 所述的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 其特征在于, 步驟三 具體包括 : (31) 根據每個中間代理結點的處理能力和當前結點接收到的事件個數判斷各個結點 是否處于負載過重狀態 ; (32) 若某個或多個中間代理結點處于負載過重狀態, 則根據其鄰居代理結點的負載能 力和當前接收到的事件個數, 計算出各鄰居代理結點的空余處理能力 ; (33) 根據鄰居代理結點的負載情況, 調整負載過重的中間代理結點的近似匹配精度, 采用快速的近似匹配方法, 將精度匹配的任務傳遞給下一跳負載較輕的鄰居代理節點。
3: 如權利要求 2 所述的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 其特征在于, 步驟 (31) 中所述的結點處理能力為單位時間內結點能夠處理的事件個數。
4: 如權利要求 3 所述的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 其特征在于, 步驟 (31) 具體為 : 將結點單位時間內接收到的事件個數與結點的處理能力相比較, 若單位時間 內接收到的事件的個數大于結點的處理能力, 則該結點處于負載過重狀態。

說明書


基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法

    【技術領域】
     本發明涉及網絡領域, 尤其涉及一種基于近似匹配的分布式發布 / 訂閱負載均衡方法。 背景技術
     發布 / 訂閱系統技術具有良好的應用前景。早期的基于主題的發布 / 訂閱系統已 有很多成熟的產品廣泛應用于銀行、 證券、 制造業企業信息化等各個領域, 較有影響的應用 案例包括 NASDAQ 證券交易系統、 費城股票交易所業務系統等。面向大規模分布式計算的基 于內容的發布 / 訂閱系統, 可以預見的應用場景包括 : 各類電子商務系統 ( 網上拍賣系統、 網上交易市場 )、 企業應用集成 (EAI)、 基于事件的供應鏈管理 (ESCM)、 電子新聞分發、 在線 網絡游戲和大規模環境監測等。
     目前, 大部分發布 / 訂閱系統主要采用精確匹配的方法, 該方法可以最小化網絡 帶寬的使用, 但存在著明顯的缺點 : 當系統的規模很大時, 一些處于關鍵位置的代理結點會 出現負載過重, 而另外一些位于邊界的代理結點負載過輕, 出現負載不均衡現象。 發明內容 本發明的目的在于提供一種基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 以解決現 有技術中發布 / 訂閱系統存在容易出現負載不均衡的技術問題。
     為達到上述目的, 本發明的目的在于提供一種基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均 衡方法, 包括以下步驟 :
     (1) 用戶將訂閱要求發送到邊界代理結點, 邊界代理結點將其轉發給它所連接的 中間代理結點 ;
     (2) 某個邊界代理結點收到事件后, 先確定事件是否滿足本地用戶的訂閱條件, 如 果滿足, 由該邊界代理結點將事件傳送到所有滿足條件的本地用戶, 然后檢查事件是否滿 足遠程用戶的訂閱條件, 如果滿足, 通過鄰居代理結點進行轉發。
     (3) 在負載過重的中間代理結點上采用近似匹配的方法, 實現可控的負載均衡, 把 匹配任務從負載過重的中間代理結點轉移到負載較輕的邊界代理結點上。
     依照本發明較佳實施例所述的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 步驟三 具體包括 :
     (31) 根據每個中間代理結點的處理能力和當前結點接收到的事件個數判斷各個 結點是否處于負載過重狀態 ;
     (32) 若某個或多個中間代理結點處于負載過重狀態, 則根據其鄰居代理結點的負 載能力和當前接收到的事件個數, 計算出各鄰居代理結點的空余處理能力 ;
     (33) 根據鄰居代理結點的負載情況, 調整負載過重的中間代理結點的近似匹配精 度, 采用快速的近似匹配方法, 將精度匹配的任務傳遞給下一跳負載較輕的鄰居代理節點。
     依照本發明較佳實施例所述的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 步驟
     (31) 中的結點處理能力為單位時間內結點能夠處理的事件個數。
     依照本發明較佳實施例所述的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 步驟 (31) 具體為 : 將結點單位時間內接收到的事件個數與結點的處理能力相比較, 若單位時間 內接收到的事件的個數大于結點的處理能力, 則該結點處于負載過重狀態。
     本發明實時對系統中各中間代理結點的負載情況進行計算, 當其接收到的事件個 數大于其處理能力時, 根據其鄰居結點的負載能力和當前接收到的事件個數, 計算出它們 的空余處理能力, 從而調整中間代理結點的近似匹配精度, 加快中間代理結點的事件處理 速度, 讓待處理事件快速通過中間代理結點, 并將精度匹配的任務傳遞給下一跳負載較輕 的結點, 從而實現結點間的負載均衡, 提高系統的整體性能。
     綜上所述, 本發明能夠實時計算系統中各中間代理結點的負載情況, 計算出輕載 結點的剩余工作能力, 并利用可控的近似匹配方法, 實現精確的負載均衡, 提高整個系統的 吞吐量和減少事件傳送的延遲時間。因此, 與現有技術相比, 本發明有效解決了現有發布 / 訂閱系統存在的容易出現負載不均衡的技術問題, 具有處理效率高、 性能穩定的優點。 附圖說明
     圖 1 為本發明基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法的流程原理圖 ;
     圖 2 為應用本發明基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法的網絡系統結構示意 圖;
     圖 3 為本發明實施例的近似匹配索引結構圖。 具體實施方式
     以下結合附圖, 具體說明本發明。
     請參閱圖 1, 一種基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法, 包括以下步驟 :
     S11 : 用戶將訂閱要求發送到邊界代理結點, 邊界代理結點將其轉發給它所連接的 中間代理結點。
     S12 : 某個邊界代理結點收到事件后, 先確定事件是否滿足本地用戶的訂閱條件, 如果滿足, 由該邊界代理結點將事件傳送到所有滿足條件的本地用戶, 然后檢查事件是否 滿足遠程用戶的訂閱條件, 如果滿足, 通過鄰居代理結點進行轉發。
     S13 : 在負載過重的中間代理結點上采用近似匹配的方法, 實現可控的負載均衡, 把匹配任務從負載過重的中間代理結點轉移到負載較輕的邊界代理結點上。 該步驟具體包 括:
     S131 : 根據每個中間代理結點的處理能力和當前結點接收到的事件個數判斷各個 結點是否處于負載過重狀態 .
     一個結點的處理能力可表示為單位時間內結點能夠處理的事件個數, 將結點單位 時間內接收到的事件個數與結點的處理能力相比較, 若單位時間內接收到的事件的個數大 于結點的處理能力, 則該結點處于負載過重狀態。
     S132 : 若某個或多個中間代理結點處于負載過重狀態, 則根據其鄰居代理結點的 負載能力和當前接收到的事件個數, 計算出各鄰居代理結點的空余處理能力。
     S133 : 根據鄰居代理結點的負載情況, 調整負載過重的中間代理結點的近似匹配精度, 采用快速的近似匹配方法, 將精度匹配的任務傳遞給下一跳負載較輕的鄰居代理節 點。
     請再參閱圖 2, 其為本發明基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法的網絡系統 結構示意圖。以下結合圖 2 對本發明的基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法進行詳細 說明。
     如圖 2 所示, 應用本發明基于近似匹配的發布 / 訂閱負載均衡方法的網絡系統由 用戶 (Client) 、 邊界代理 (Border Broker) 和中間代理 (Internal Broker) 組成。用戶將 訂閱要求發送到邊界代理, 邊界代理將其轉發給它所連接的中間代理。當邊界代理收到事 件后, 先確定事件是否滿足本地用戶的訂閱條件, 如果滿足, 由該邊界代理將事件傳送到所 有滿足條件的用戶。 然后檢查事件是否滿足遠程用戶的訂閱條件, 如果滿足, 通過鄰居代理 進行轉發。
     例如, 如圖 2 所示, 當 B1 收到一個事件后, 首先判斷是否滿足與其直接相連的本地 用戶的訂閱要求, 如果滿足, 由 B1 進行轉發。B1 還接收到遠程用戶的訂閱要求, 如經由 I1 轉 發而來的訂閱要求, 所以 B1 還要判斷事件是否與這些遠程用戶的訂閱要求匹配, 如果匹配 B1 要將事件轉發給 I1, 再由 I1 進行下一步的轉發。 當系統規模比較大時, 處于中間位置的內部中間代理結點進行匹配操作的事件數 量非常大, 導致結點間負載不均衡, 一些結點容易成為性能瓶頸。 一個結點的處理能力可能 表示為單位時間內能夠處理的事件個數, 當單位時間內接收到的事件個數大于其處理能力 時, 該結點就處于負載過重情況, 有一些事件需要等待進行處理, 結點容易成為整個系統的 性能瓶頸。本系統提出了一種負載均衡機制, 當某個中間代理結點或多個中間代理結點處 于負載過重時, 根據其鄰居結點 (即相鄰的邊界代理結點) 的負載情況, 采用快速的近似匹 配方法, 加快負載過重結點的事件處理能力, 減輕其擁堵程度, 從而提高系統的整體性能。
     例如, 如圖 2 中處于樞紐位置的 I1 結點, 當其接收到的事件個數大于其處理能力 時, 根據其鄰居結點 B1、 B2、 I2、 I3 的負載能力和當前接收到的事件個數, 計算出它們的空 余處理能力, 從而調整 I1 的近似匹配精度, 加快 I1 的事件處理速度, 讓待處理事件快速通 過 I1, 并將精度匹配的任務傳遞給下一跳負載較輕的結點, 從而實驗結點間的負載均衡, 提 高系統的整體性能。
     為了提高整體性能和減少事件傳送的延遲時間, 本發明在負載過重的中間代理結 點上采用近似匹配的方法, 實現可控的負載均衡, 把匹配任務從負載過重的內部結點轉移 到負載較輕的邊界結點上。近似匹配的索引結構如圖 3 所示, 每個用戶的訂閱條件可表示 為一個區域 ( 圖 3 中的虛線矩形 ), 可用最小包含它的一個近似區域來替代它 (圖 3 中的實 線矩形) , 近似區域所包含的所有單元在其對應的位圖 (BitMap) 中標志為 1, 表示這些單元 已有用戶訂閱。 事件對應圖中的一個點, 當接收到一個新的事件時, 檢查該事件所屬的單元 在位圖中的標志位是否為 1, 如果已經標志了, 則該事件滿足用戶的訂閱條件, 從而對其轉 發或傳送。
     本發明能夠實時計算系統中各中間代理結點的負載情況, 計算出輕載結點的剩余 工作能力, 并利用可控的近似匹配方法, 實現精確的負載均衡, 提高整個系統的吞吐量和減 少事件傳送的延遲時間。因此, 與現有技術相比, 本發明有效解決了現有發布 / 訂閱系統存 在的容易出現負載不均衡的技術問題, 具有處理效率高、 性能穩定的優點。
     以上所述, 僅是本發明的較佳實施實例而已, 并非對本發明做任何形式上的限制, 任何未脫離本發明技術方案的內容, 依據本發明的技術實質對以上實施實例所作的任何簡 單修改、 等同變化與修飾, 均屬于本發明技術方案的范圍。

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