Глобальная балансировка нагрузки серверов (1187397), страница 6
Текст из файла (страница 6)
данныйсервер имеет наименьший приоритет. В зависимости от предпочтений39компании по балансировке, коэффициенты k выбираются минимальными длянеприоритетной метрики, и много большего значения для метрики, по которойвыставлен приоритет.Для метрик сервера xi и mi представляют собой относительные значенияресурсов сервера. Для памяти они будут обозначаться как текущая долясвободной памяти и минимально возможная доля свободной памяти.Аналогичный подход применяется для CPU и дискового пространства текущая свободная мощность и ее минимальное пороговое значение. Стоитотметить, что существует множество алгоритмов динамического распределенияресурсов серверов в пределах одного дата-центра, однако, данный видбалансировки не рассматривается в данной работе, поскольку более подробноописывает зависимости между техническими ресурсами облака, и какследствие, представляет собой несколько иную область исследования.
С цельюупрощения принятие решения в пределах данной работы, данная метрика будетсчитаться настраиваемой вручную.Метрики трафика сервера и пользовательские настройки, фактически,являютсяэквивалентнымидругдругу.Однако,метрикисервераустанавливаются провайдером облачных услуг и не могут быть измененыадминистратором балансировщика, тогда как для последнего эти значениямогут регулироваться отдельно и для отдельного клиента, и для конкретногосервера.
Кроме того, существует необходимость разграничивать пользователейприложения или ресурса в зависимости от их важности. Например, если сервиспредоставляет клиенту свой функционал на платной основе, то ресурсы длянего должно быть предоставлены в первую очередь, в то время как услуги дляпользователей, пользующихся сервисом бесплатно, будут предоставляютсявторично.40Метрики времени представляют собой временные задержки, которыйтекущий клиент может испытывать при доступе к ресурсу. Данные показаниямогут варьироваться в зависимости от текущей загрузки того или иногосервера, предоставляющего доступ к ресурсу, объема обрабатываемоготрафика, а так же, что не менее важно, от его географической дислокации.
Помере увеличения дальности расположения от клиента, время доступа к ресурсуна удаленном сервере может существенно возрастать, и как следствие,временный задержки по этому показателю могут быть существенно выше,нежели в зависимости от других метрик. Кроме того, существует возможностьавтоматического перенаправления клиента на наиболее близко расположенныйк нему центр предоставления услуг с целью снижения задержек при доступе иработе с ресурсом.Как упоминалось выше, расчет итогового значения приоритета можетбыть упрощен за счет установления порядка нахождения произведений пометрикам с целью выявить наименее приоритетные серверы.
Так, например,расчет времени доступа должен быть получен в первую очередь, посколькусервер может быть недоступен и находить остальные значения не имеетсмысла. Далее следует вычислить метрики трафика и сессий, так как серверможет быть не способен принимать данные или большее число клиентов чеместь сейчас. После этого производится расчет метрик производительностисервера для выявления способности обеспечить работу запрашиваемого ресурсас учетом потенциального возрастания нагрузки. В последнюю очередьпроисходит расчет задержек при использовании выбранного сервера наосновании уже обрабатываемых клиентских сессий.41Существенным плюсом данного алгоритма является его гибкость внастройках в зависимости от функционала предоставляемого сервиса. Так,например, в случае необходимости быстрого доступа и обработки запросовклиент может быть перенаправлен на более загруженный, но более близкий кклиенту сервер.
В другом случае, когда производительность имеет болеесущественное значение, клиент, напротив, будет перенаправлен на болееудаленный, но менее загруженный сервер.Стоит отметить, что при доступе одному и тому же ресурсу сервера,потребности клиентов в вычислительных мощностях и трафике могутварьироваться,поэтомунеобходимопрогнозироватьпотенциальноевозрастание нагрузки по той или иной метрике с целью избежания достиженияпороговых значений по свободным мощностям и полного отказа впредоставлении услуг.В реальных условиях не всегда удается обеспечить однородность вресурсах имеющихся серверов. Так, например, компания может располагатьнабором серверов, отличающихся по мощности в несколько раз.
Даннаянеоднородность при определенных условиях может существенно влиять наокончательный выбор при балансировке. Например, один из серверов можетиметь относительно большие мощности по объему предоставляемой памяти,дисковому пространству и процессоров, но иметь существенную загрузку поодной из этих метрик. Напротив, второй сервер может иметь обладатьзначительно меньшими мощностями, но быть более свободным от загрузки.
Врезультате, более выгодным решением будет перенаправить клиента на второйсервер во избежании достижения полной загрузки ресурсов на первом сервере.42Базовые алгоритмы балансировки не имеют существенного недостатков впроизводительности, по сравнению с GSLB, в случае, когда объем доступныхресурсов серверов достаточно высокий и количество клиентов незначительное.Однако, по мере возрастания числа пользователей и, как следствие,возникающих ограничений в мощностей на единичном сервере даннаяпроблема распределения ресурсов становится более существенной. Далее будутрассмотренынесколькокрайних частных случаев, когда стандартныеалгоритмы балансировки менее эффективны, чем GSLB.4.1 Приоритет по свободным ресурсамВ данном примере будет рассмотрен частный случай при выставленииприоритетов балансировки, в зависимости от доступных ресурсов серверов.Допустим, компания располагает в своих ресурсах три отличающихся помощности сервера, географически расположенных в разных частях земногошара и в разных дата-центрах.
Первый сервер считаем наиболее приоритетными обладающим наибольшим количеством ресурсов, второй и третий считаем в 2раза слабее. Каждый из серверов курируется одним GSLB контроллером.Зададим начальные условия● Сервер 1: текущая загрузка ресурсов 70%, загрузка трафика 40%,условное задержка времени доступа 1 ед., пороговое значение mравное 10%● Сервер 2: текущая загрузка ресурсов 10%, загрузка трафика 5%,условная задержка времени доступа в 2 ед., пороговое значение mравное 30%● Cервер 3: текущая загрузка ресурсов 5%, загрузка трафика 1%,условная задержка времени доступа в 3 ед., пороговое значение mравное 20%43Пороговые значения по времени доступа будем считать равным 5 ед.времени для каждого из серверов.
Пороговые значения для остальных метрикбудем считать равными 0, максимальное количество пользовательских сессийсчитаем равным 15000 для каждого из серверов. Считается, что увеличениезадержек при использовании ресурсов растет прямо пропорционально загрузкиресурсов и трафика, по 1 ед. времени на каждые 40% доступной мощности.Предположим, что количество клиентов использующих данный ресурсбудет возрастать от 0 до 40000.
Каждый из клиентов потенциально можетпотреблять от 0.0001 до 0.0010% мощности сервера и трафика, а такжеосвобождать потребляемые ресурсы с течением времени и отключаться.Количествопотребляемыхклиентовресурсовсервераварьируетсявзависимости от максимальной мощности сервера.Цельюданногочастногослучаябудетдостижениенаиболееравномерного распределения нагрузки между доступными серверами иизбежание ситуации полного отказа дата-центра в предоставлении услуг. Вкачестве объектов сравнения будут выступать альтернативные алгоритмыбалансировки, такие как DNS Round-Robin и Least Bandwidth.На основании заданных параметров ниже приведены графики загрузкисерверов с течением времени, трафика и задержек при использовании.4445Согласно полученным результатам, DNS балансировка распределяетклиентов равномерно по всем трем дата-центрам, независимо от их текущейнагрузки.
Least Bandwidth и GSLB методы распределяют нагрузку болееравномерно, ориентируясь на текущую загрузку по трафику и ресурсамсоответственно. Однако в случаеLeast Bandwidth заполнение наиболеезагруженного и приоритетного первого дата-центра происходит быстрее, в товремя как GSLB балансировка распределяет нагрузку по вторичнымдата-центрам, используя мощности приоритетного дата-центра в последнююочередь.4.2 Приоритет по наименьшим задержкам использованияВ данном примере будет рассмотрен частный случай при выставленииприоритета балансировки, в зависимости от задержки времени доступа ииспользования ресурсасервера клиентами. Начальные условия зададиманалогичными, представленными в примере 1.46Цельюданногочастногораспределениеклиентовиспользованииресурса.сслучаяцельюбудетснизитьСравнениетакженаиболееоптимальноезадержки при доступе ибудетпроисходитьсальтернативными алгоритмами балансировки, указанными выше.47Полученные результаты показывают, что при GSLB балансировкеудалось добиться приблизительно одинаковых задержек при работе со всемидата-центрами, в то время как при DNS и Least Bandwidth балансировкеприсутствует значительный разброс.
В конечном счете, данный разброс может48привести к ситуации, когда при доступе к одному дата-центру клиенты небудут испытывать никаких проблем в работе, в то время работа клиентов,направленных на другой дата-центр, может быть полностью невозможна в силусущественных задержек.495. РеализацияПодробное описание низкоуровневых операций по принятию решений иперенаправлению клиентов было приведено в главе Принципы балансировкиGSLB. В данной же главе будет описана общая архитектура реализации иописание основных компонентов модуля балансировки.В качестве основного инструмента в создании реализации былиспользован Windows Communication Foundation.
WCF являет собой softwaredevelopment kit (SDK) для разработки и развертывания услуг на Windows ипредоставляет среду для выполнения услуг, значительно упрощающаяпостроение инфраструктуры. Microsoft WCF предоставляет набор стандартов,определяющих взаимодействия служб, преобразование типов, маршалинг иуправление различными протоколами. WCF обладает множеством полезныхкачеств,такимиэкземплярамикакслужб,поддержкаасинхронныехостинга,возможностьуправлениевызовы,надежность,управлениятранзакциями, безопасность, поддержка работы с большим количествомпротоколов. WCF также является расширяемым, тем самым обеспечиваявозможность улучшения базового функционала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
