基于蚁群算法的流量调度系统的设计与实现

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在数字经济蓬勃发展的背景下,一些大型商业网站、金融服务系统等常常面对高并发、高访问量的服务场景。负载均衡技术的出现使得系统在处于这种恶劣的环境下依然可以平稳运行。市场上的负载均衡服务厂商很多,既有硬件厂商也有云服务提供商。诸如F5这种专业的负载均衡硬件产品,虽然性能强悍、运行稳定但是造价同样不菲。性能上稍逊色一些的软件负载均衡不但可以帮助用户应付恶劣服务场景更加有助于消减成本。软件负载均衡中较为有代表性的项目当属LVS以及Nginx,二者工作在OSI模型中的不同层次,可以相互配合为系统提供负载均衡服务。为了保障良好运行,企业往往需要投入大量的工程师对这些软件进行部署、管理和维护,可谓十分的耗费人力物力。流量调度系统就是为了进一步减少这些资源消耗而被设计的。它通过对这些负载均衡软件的集中管理来达到在服务器集群中进行流量调度的目的。并且该系统以API的形式对外提供服务,可以十分便捷的接入各个管理平台。在设计层面,流量调度系统被划分成了三个子系统,依次是集群管理子系统、数据开放子系统以及监控报警子系统。这三个系统相互配合,为用户提供了完整的流量调度服务。以下为各个子系统所发挥的功能:(1)集群管理子系统:该系统包括负载集群控制模块、配置更新模块以及任务中心模块,提供负载集群管理功能、监听管理功能以及设置监听转发规则的功能等。用户将通过该系统管理自己的负载集群。(2)数据开放子系统:该系统包括数据采集模块、数据存储模块以及数据开放接口,提供负载集群相关数据查询功能与计算功能。用户可以通过该子系统掌握自己所属负载集群的运行情况并进行相关数据统计。(3)监控报警子系统:该系统包括监控模块、定时查询模块、报警模块以及一块监控面板,当用户向集群管理系统提交任务时,该系统将对任务的执行提供监控服务,并针对异常情况提供报警服务。为了优化集群调度效果,本文受蚁群算法的启发,在系统中集成了自研的负载策略。通过将集群资源调度中的各项参数指标映射到该算法中,有针对性的优化了子集群的资源调度问题。该策略与在Nginx的upstream模块相互配合,在系统原基础上提高了服务质量。
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