无线局域网负载均衡技术以及应用(2)

在有线分布式系统中，负载均衡是指将网络的外部服务请求均匀分配到多台后端的服务器上，从而提高网络服务质量的方法。

由于任务到达的随机性，以及各处理节点处理能力上的差异，当分布式系统运行一段时间后，某些节点分配的任务还很多(称之为超载)，而另一些节点却是空闲的(称之为轻载)。一方面，使超载节点上的任务尽可能快地完成是当务之急；另一方面，某些节点轻载是一种浪费。如何避免这种忙与空闲并存情况的发生，从而有效地提高系统的资源利用率，减少任务的平均响应时间。这是负载均衡需要解决的问题。

有线分布式系统中的负载均衡方法操作的对象是任务。收集负载信息，进行相关算法决策，对分配给各节点的任务进行重新调度如进程迁移或任务迁移，是负载均衡的基本途径。负载均衡问题是对任务的优化组合问题。

负载均衡技术应用到无线系统下具有新的特点。无线局域网中的负载均衡面临比有线网络更多的困难。随着无线局域网中扩展服务集中的终端的移动和无线信道的时变，各个接入点(AP)上的负载出现差异。负载均衡的作用就是平衡各个AP的差异，以达到最大化的网络资源利用。负载均衡是无线资源管理的重点，IEEE的802.11工作组的TGv任务组，专门负责解决无线局域网的负载均衡问题。

1 有线分布式系统中的负载均衡

1.1有线分布式系统负载均衡的技术难点

负载均衡需要解决的核心问题有两个：一是何时进行任务迁移，另一个是怎样进行任务迁移。要实现负载均衡，难点在以下几个方面：

对系统的负载情况进行准确的评价。

负载均衡要求进行某些额外附加处理，如系统内各节点负载信息的收集、存储、决策、任务迁移等。这些额外处理带来额外的网络和主机开销，是对系统性能的损害。

要避免负载抖动，即被迁移的任务在各节点之间被不断迁移而得不到执行。

解决系统各节点的硬件或软件的配置差异问题。

当前有线网络的负载均衡集中在Web服务器、邮件服务器电子商务中的业务服务器等环境下的应用问题。

1.2有线分布式系统中负载均衡算法的分类

负载均衡有许多种分类方法，但是从整体上可以按照与系统的负载状态是否相关，分为状态无关均衡和状态相关均衡两大类。前者又叫静态均衡，后者又叫动态均衡。静态负载均衡是机械式的，按固定的模式或规则来分配客户请求，而不管服务器的运行情况。动态负载均衡则带有智能化的特征，能够根据各台服务器运行时负载情况来恰当地分配请求。

状态无关均衡，就是根据以往的经验或系统本身信息的收集，把外来的任务分配给各个节点，或对某些节点上的任务进行重新分配。由于这样的均衡决策是与系统当前状态无关的，带有一定的盲目性，因而，决策的准确性很低，通用性差，有时甚至会造成与预期完全相反的结果，加剧不均衡的程度，造成系统性能的恶化。

状态相关均衡，其决策取决于系统当前的状态，也就是说，系统可以根据当前的负载分布情况，对各个节点上的任务进行动态的调整，使已经分配给超载节点上的任务，通过通信设备，迁移到轻载的节点上去，从而提高系统的资源利用率，减小任务的平均响应时间。动态均衡法通常包含以下3个方面：

(1)各个节点间负载信息的收集，方法通常有3种：周期性收集策略、命令驱动策略、状态变化驱动策略。

(2)根据所收集的负载信息进行决策：节点根据收集的负载信息，确定需要进行负载迁移的节点对。发生负载迁移的节点，根据实际需要，可以有一对或多对。

(3)实现任务在各节点之间的迁移：在负载均衡系统中的任务迁移可分抢先任务迁移和非抢先任务迁移两种。