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1、第卷专辑年月太原理工大学学报,文章编 号一一一基于移动通信用户管理系统的负载均衡策略研究张华,陈俊杰太原理工大学计算机与软件学院,山西太原。摘要为保证在已有交换机硬件和网络资源下用户管理系统的 高效可靠运行,在分析原有软件缺陷的基拙 上,提出将负载均街策略引入软件设计。通过对比几种基本的轮询算法,选择使用静态轮询算法,并结合户管理系统中数据 处理的特点引入阀值对轮询算 法进行改造,结果证明改造后的用户管理系统处理数据的能力大幅提高。关键词用户管理负载均衡用户阀值一算法中图分类号文献标识码即归属位置寄存器,是移动通信网络 系统中的一个基本的功能单元,用于存储移动用户 的数据,包括移动用户的业务特
2、征、位 置信息和活动状态。,并对移动用户进行管理,是移动通信系统中存储用 户注 册数据的数据库。通 过分析用 户管理 系统发现,以前系统采用 的是一种单链路处 理方式,也就是说每个 客户端独 占一 条链路向交换机传输数据,交换机也通过这条特定 的链路返回数据。如果这个客户端暂时无数据处理,其它客 户端也 不 能利用这条空闲的链路处理数据,这就造成一些链路空闲,而另一些链路不堪重负,浪费了宝 贵 的交换机资源。所以我们将此处作为切人点,结合负载均衡 原理 中的静态轮询算法山,并充分考 虑 到用 户管理系统处理数据的特点,对它 的软件结构进行 重新设计。果,并将结果发回相应的客户端。交换机提供给用
3、户管理系统的接口为用 户,每台交换机可以提供若干用户进 行数据处 理,每一个用户均独 自占用交换机的一部分资源,和外 界通过一条链路交互,功能上相当于一个单独 的硬件设备。这就启发我们运用负载均衡技术的基本 原理,充分利用所有用户及其占有 的交换机资源,将用户管理系统待处理数据均匀分担给各用户,给客户数据的处理以最快的响应。如 图所示。客户端客户端客户端用户管理的数据处理用户管理系统必须在可靠、稳定和安全的前提下保证用户数据处理 的实时性和数据内在业务逻辑顺序的严格一致性。它负责将营业前台客户端发来的用户相关信息查询工单、停开机和新业 务 申请工单等数据收集,并以事先约定 的格式发往交换机,在
4、交 换 机作相应 处理后 取得 相关结图体系结构图这里我们特别强调的是业务数据逻辑顺序的严格一致性。用 户管理 系统待处理数 据 的这一特点对我们选择合适 的负载均衡算法非常重要,我们在选择负载均衡算法 时需要结合用 户管理的业务特点进行相应的改造。收稿日期一招一作者简介 张华,男山西太原人,在读硕士,主要从事网络与多媒体研究,通讯联系人陈俊杰一,男,博士生导师,一专辑张华 等基于移动通信用户管理系统的负载均衡策略研究负载均衡策略的运 用负载均衡的概念。多台服务器为对称方式,每台服务器都具备等价 的地位,都可以单独 对外提供服务而无须其他服务器 的辅助。然后通过某种负载分担技术,将外部 发送来
5、 的请求 均匀分配 到对 称结构中的某一 台服 务 器上,而接收 到请求的服务器都独立回应客户机 的请求川。负载 均衡技 术分类。目前有许多 不 同的负载均衡技术用以满足不同的应用需求,如软件负载均衡、本地局负载均衡、更高网络层负载均衡,以及链路聚合技 术。软 硬 件 负 载 均衡软件负载均衡解决方案川,是 指 在一 台或多台服务器 相应的操作系统上,安装 一个或多个附加软件来实 现负载均衡。它 的优点是基于特定环境、配置简单、使用灵活、成本低廉。轮询法一。它会将数据包均匀的分发给各台服务 器,把所有 的服务 器放在相等的地位上,而不会实际的去 考 虑各台服 务 器 的差 异。该算法 的好处是
6、简单、占用 系统资源少,缺点是无法检测哪 台服务器有更高的响应速度、更少 的连接,所以他非常适合服务器性能相当的环境闭。在用户管理 系 统 的设计中,分析 我们的需求如下 首先,用 户 管 理系统 是 一个实 时性要求极高的系统,交换机对客 户端发来的待处 理数据要求在级 处 理完毕,所以我 们 不能将太 多 的系统和网络资源用在获取动态负载平衡的相关信息上 其次,我们将个用户看作性 能相 同的台服务器。所以我们选 择一算法,同时结合用户管理的业务 特点进行 一些算 法 的改造仁。负载均衡有两方面的含义 首先,大量 的并发访问或数据流量分担 到多 台节点设备上分别处 理,减少用户等待响应 的时
7、间其次,单个重负载 的运算分担到多台节点设备上做并行 处 理,每个节点设备处理结束后,将结果汇 总,返回给用户,系统处 理 能力得到大 幅度提高圈。根据负载均衡第一 方 面 的含 义,我们设计一个阀值,当新任务文件需要交换机处理时,模块负责将任务 文件扫描,统计待处理数据条数条数 并与阀值比较,如果大于阀值则交给模块以批命令 任 务处 理否则,以单命令任务交给模块处理。流程如图所示。图模块流程图模块负 责获 取 文件及 填 写任务 列 表,检查条数,区分任务方式。如果 两个任务 列表中和里 面存放的是保 存的各个方式的任务 列 表任意 一个出 现则列表不再进行 增加。这 时表 明单批两种任务方
8、式负载都已经很 重,需 要等待交换机 当前处理工作完成后再继续处理新任务。这里运用的原理就是将 多个客 户端发来的数据请求分担在个用户上执行,减少客户端 的等待时间。同时单批任务 的划分由阀值来决定,我们应根 据实际情况灵 活设置阀值。我们之所以要分为批命令和单命令处理,是由于交换机用 户处理数据的方式有两种,一 种 是单条数据直接送用 户 处理另一种是 按交 换 机 要 求 的格 式 改 写成 中间文件后作为批命令上传,显 然 改写是比较耗 费资源和时间的。所以阀值的选 择 就尤其重要,它需 要在实际环境中反复测试,这 样才能使单命令任务 和批命令任务划分合理,初步做到对用 户待处 理数据的
9、最及时响应。根据负载均衡第二 方面的含 义,条数小于阀值的单命令 任务 文件交模块处理,模块 首先进行分割 处理,将单命令任务文件分割成多个单条工单文件,分别交各用 户处理,这样可以最充分的利用用户的资源,提高系统的处理 能力。单条工单文件和列 表 中正 在 执 行 的文件比较是否出 现 相同,如果 出 现,交由 相 同 的用 户执行,否 则 根 据 配 置 文件指 定 的 参数循环分配用户。如图所示。模 块 中负 载均衡策略 的改造和 运 用有以下几点说明模块 运 用 的基本策略 是 轮 询 法,原因是 我们将个用 户 看作性 能相 同 的个服务器,轮询法的效率最高。根据前面讲过 的,同一号
10、的各单命今太 原理 工大 学 学报第卷由阁值 确定的单任务与屯中州比较凡、否相等源造成 的巨大浪费。如 果不等,则最大值是由用 户总数决定 的,每执 行 一次加,达到 最大值后 再 重 新 归零进行累加,这样来完成轮询法 的负载均衡策略。用户新的伽入灿一时由相同用户赞吕鹅加入用户执行完成单条工单实验数据通过实验测试,对比负载均衡策略引人前后 系统 的处理效率如下表所示。表负载均衡策略引入前后系统效率表少中周除相应项搜着执行下一个单条工单命命令令单链路方式式负载均衡方式式批批命令令条,条单单命令令条条圈模块流程圈工单必须严格按照业务逻辑顺序执行,所以在此处比较号,如果新任务中有与正在处理 的工单
11、列表相 同的号,则无 条件将新任务工单放入同一个用户处理,而不用轮询法选择用户。这样做虽然暂时 会 出现各用户负载不均问题,但从业务逻辑上可以保证 所有 工单都会执行成功。从而避免了上面提到的土单由于顺序间题执行不成功,反复重新处理时给交换机资源和网络资结论我们根据资源分配情况,选择采用轮询法负载均衡策略,并结合待处 理数据的特点对轮询法策略进行适当的改造。经验证用 户管理系统通过这样 的改造后,在有限的交换机硬件资源和网络资源 的基础上得到了比较满意的系统响应时间和很高的系统执行效率。参考文献李文正服务器负载均衡的研究与实现计算机工程,一 徐海龙下快速实现负载均衡仪器仪表用户,一江风细说负载均衡技术一一 章文篙集群的负载调度一一仁 王辉网络性能与服务器负载均衡的研究现代情报,一,粉电,一之儿介皿,夕,、,一,杏一编辑 贾丽红