服务集成框架的负载均衡研究.pdf

摘要 摘要 服务集成框架是基于数据分发服务（DDS ）的面向服务体系结构（SOA）实现方案， 为分布式实时应用系统提供了应用资源共享及管理的平台，解决应用功能重复开发、系 统运维低效以及服务实时通信性能等问题。服务集成框架能够较好地应对封闭环境、小 规模服务请求的场景。但是，由于缺少多副本管理机制和负载均衡策略，服务集成框架 在大型分布式应用环境中无法通过多副本的动态部署应对服务请求量突发、系统资源动 态变化等应用场景，导致服务响应时间过长、系统资源利用率低下等问题。 针对上述问题，论文在原有服务集成框架的基础上，研究提出服务动态部署的负载 均衡解决方案，提高了系统的可缩放性，缩短了服务响应时间并提高了系统资源利用率。 论文的主要贡献有： 1. 提出了服务集成框架中的负载均衡架构，以支持服务的多副本动态部署和负载均衡。 扩展了服务集成框架中服务状态管理模型，管理服务副本生命周期中的服务状态以 及各个状态之间的相互转换，并在服务集成框架中提供了标准的服务状态管理接口 以实现服务状态转换。 2. 提出了支持服务动态部署和负载均衡的关键机制和策略。基于服务状态管理模型， 利用DDS 拦截器设计了服务副本状态转换机制；设计了基于服务请求速率约束的服 务副本数确定算法，该算法以服务请求速率为参数动态地计算服务副本数，保证系 统中服务满足服务等级协议约束并提高系统资源利用率；为保证服务部署稳定性并 提高系统中资源利用率，设计基于节点负载预测和服务资源约束的目标节点选择算 法；针对服务动态部署后服务引用失效问题，提出对用户透明的服务引用维护方法； 针对服务迁移过程中的服务状态一致性维护问题，提出基于字节流的通用服务状态 数据转移机制，使得不同类型的服务状态数据可以利用相同机制实现转移。 3. 基于以上方案，设计并实现了服务集成框架中的负载均衡原型系统，并对原型系统 进行功能测试和性能测试。实验结果表明，论文提出的负载均衡方案能够较好地应 对大规模开放分布式系统中并发服务请求量大且动态变化的应用场景，缩短服务响 应时间，优化系统资源使用。 关键字： 服务集成框架；负载均衡架构；服务状态管理模型；服务动态部署 I Abstract Abstract The Service Integration Framework is a DDS-based SOA implementation solution that provides a platform for application resource sharing and management for distributed real- time application systems, and solves the problem of communication performance. However, due to the fact that there are not multiple copy management and load balancing mechanisms in the service integration framework, it is unable to cope with the application scenarios of open and large-scale service requests. Aiming at the above problems, the paper proposes a load balancing solution based on service dynamic deployment under the service integration framework, which shortens the service response delay and improves the utilization of system resources. The main contributions