边缘覆盖网络存储负载均衡分配法研究与设计

发布时间：2021-07-10 00:49

　　由于边缘覆盖网络更为接近用户侧,导致自治过程中很容易形成资源利用差异。针对其存储负载的均衡问题,在边缘覆盖网络存储模型分析基础上,提出一种存储负载均衡分配算法。除了读写时间与存储负载率之外,分配算法还充分考虑了节点跳数、链路质量,以及节点处理性能等因素对存储负载均衡的影响,并采用加权方式整合所有影响因子,通过归一化与熵计算最终确定各因素相应的权重。考虑到边缘覆盖网络的覆盖率提升会使副本数量增加,为了在存储负载均衡控制的同时降低分配操作的次数,根据调度概率优先级对存储资源采取差异性分配。对于部分节点产生大量副本调度引发的局部带宽过载现象,根据带宽等级计算采取差异性分配。仿真结果表明,提出的存储负载均衡分配算法在满足链路性能与节点性能的情况下,具有良好的分配活性、跳数与时延特性,使边缘覆盖网络能够维持良好的存储负载均衡性。 

【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(11)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

节点存储负载率实验曲线

当网络存储内容增加时,必然会使某些单个节点的存储负载在短时间内升高,引发存储负载的均衡分配处理。在网络存储内容增加的过程中,仿真得到网络节点的平均跳数,结果如图2所示。对比三种方法在存储内容增加时的跳数曲线,大体的变化趋势几乎一致,由于需要存储的内容增多,节点的存储资源消耗也将增加,从而使单跳节点的消耗增多,为了尽可能实现存储负载的均衡,在向单跳节点分配负载的同时,还需要向有效范围内的多跳节点分配负载,因此,节点的平均跳数越来越多。相比之下本文方法的跳数略少一些,增速也较为缓慢,显然在链路维持与网络均衡方面,比其它两种方法的效果更好一些。进行存储负载分配时,时间延迟也是重要的性能指标,在网络存储内容增加的过程中,仿真得到节点的平均时延,结果如图3所示。对比三种方法的平均时延曲线,当节点的存储负载增加时,本文方法具有最低的网络时延,因此,可以为存储负载分配提供更多的传输链路,进而促进负载均衡分配的效率。

进行存储负载分配时,时间延迟也是重要的性能指标,在网络存储内容增加的过程中,仿真得到节点的平均时延,结果如图3所示。对比三种方法的平均时延曲线,当节点的存储负载增加时,本文方法具有最低的网络时延,因此,可以为存储负载分配提供更多的传输链路,进而促进负载均衡分配的效率。当网络存储内容增加时,如果不采取存储负载均衡分配处理,会导致局部节点或者局部链路发生超载现象,而剩余节点或者链路则可能处于空载状态,形成严重的存储负载失衡。良好的负载分配率,能够有效改善存储负载的均衡度,所以,最后通过仿真得到存储负载分配率与存储内容大小的变化关系,结果如图4所示。经过结果曲线对比可知,本文方法的负载分配率最高,随着存储内容的增加快速增长,在保证满足节点性能与链路带宽条件的同时,将判断出需要分配的存储内容快速分配至相对空闲的节点,使所有节点保持相似的存储负载状态,进而使网络维持良好的存储负载均衡。


本文编号：3274839