專(zhuān)利名稱(chēng)：一種發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于渠道的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法。
背景技術(shù)：
發(fā)布/訂閱系統(tǒng)(publish/subscribe)是一種信息交互和共享的中間件。在發(fā)布/ 訂閱系統(tǒng)中，主要有三個(gè)參與方，發(fā)布者以事件(event)的形式產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并將事件發(fā)布到 系統(tǒng)中；訂閱者通過(guò)訂閱(subscription)向系統(tǒng)聲明它們感興趣的事件；發(fā)布/訂閱系統(tǒng) 將事件與系統(tǒng)中已收到的訂閱進(jìn)行匹配，并且向訂閱了該事件的訂閱者發(fā)出事件通知。系 統(tǒng)的主要接口包括發(fā)布事件(publish)、添加訂閱(subscribe)、取消訂閱(unsubscribe) 和事件通知(notify)。發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過(guò)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)，發(fā) 布者和訂閱者之間的交互在空間、時(shí)間和控制流上完全解耦。大規(guī)模分布式的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)具有客戶(hù)/多服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其中的服務(wù)器也 稱(chēng)為事件代理服務(wù)器(Event Broker)或者代理(Broker)，這些服務(wù)器組織成為一定的拓 撲結(jié)構(gòu)，如圖2所示。每個(gè)服務(wù)器都可以作為接入服務(wù)器接收訂閱者的添加訂閱消息和發(fā) 布者的發(fā)布事件消息。在發(fā)布/訂閱系統(tǒng)中，一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是事件/訂閱路由算法，路由 算法負(fù)責(zé)將系統(tǒng)中的事件消息、訂閱消息、取消訂閱消息按照一定的規(guī)則從接入服務(wù)器轉(zhuǎn) 發(fā)到目的服務(wù)器。發(fā)布/訂閱系統(tǒng)在金融服務(wù)、新聞服務(wù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域有很大 的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，普適環(huán)境下大規(guī)模多種類(lèi)事件給發(fā)布/訂閱系統(tǒng)帶來(lái)了更多的系統(tǒng)效率 和自適應(yīng)問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模很大，訂閱和事件數(shù)目很多時(shí)，系統(tǒng)整體處理的負(fù)擔(dān)加重，同時(shí) 可能造成某些服務(wù)器負(fù)載過(guò)重，形成性能瓶頸；網(wǎng)絡(luò)中事件/訂閱路由消息過(guò)多，容易造成 網(wǎng)絡(luò)擁塞。因此，需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效的事件/訂閱路由算法，提高系統(tǒng)的靈活性與可伸縮 性，滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)量處理和適應(yīng)負(fù)載動(dòng)態(tài)變化的需求。發(fā)布/訂閱系統(tǒng)通常建立在一個(gè)由服務(wù)器組成的覆蓋網(wǎng)絡(luò)(Overlay)上，其中，服 務(wù)器通常被組織成層次結(jié)構(gòu)或者平面結(jié)構(gòu)，覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般是靜態(tài)的，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變 比較少，服務(wù)器之間通過(guò)底層的通信協(xié)議進(jìn)行通信。在現(xiàn)有的一些事件/訂閱路由算法中，有一類(lèi)稱(chēng)為渠道路由，其中，一個(gè)渠道與 某種特定的事件類(lèi)型關(guān)聯(lián)。渠道路由方法對(duì)于接收到的每一個(gè)訂閱和事件，都會(huì)計(jì)算出 相應(yīng)的渠道，并將其傳遞給那些渠道進(jìn)行處理。也就是說(shuō)，給定一個(gè)訂閱，系統(tǒng)將會(huì)計(jì)算 出關(guān)于該訂閱所屬的渠道，這些渠道將負(fù)責(zé)存儲(chǔ)該訂閱并將滿(mǎn)足該訂閱的所有事件轉(zhuǎn)發(fā) 至訂閱者；給定一個(gè)事件，也會(huì)計(jì)算將返回一個(gè)這個(gè)事件所屬的渠道，該渠道負(fù)責(zé)將該事 件與系統(tǒng)中的訂閱匹配，并轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)訂閱者。采用渠道路由，系統(tǒng)中的每個(gè)服務(wù)器只需 保存系統(tǒng)中的一部分訂閱，每一個(gè)事件到達(dá)時(shí)只訪問(wèn)系統(tǒng)中的一部分服務(wù)器，這樣，降低 了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中需要轉(zhuǎn)發(fā)的消息數(shù)目和總的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。Meghdoot (Gupta, A.，Sahin, 0. D.， Agrawal，D.，and Abbadi，A. E. Meghdoot :content_based publish/subscribe over P2P networks. InProceedings of the 5th ACM/IFIP/USENIX international Conference on
4Middleware, Toronto, Canada,18—22 October,2004. Middleware Conference, vol. 78. Springer-Verlag New York, NewYork, NY, pp.254-273.)禾口 Hermes(Pietzuch, P. R. and Bacon, J. Peer-to-peer overlay brokernetworks in an event-based middleware. In Proceedings of the 2nd international Workshop onDistributed Event-Based Systems, San Diego, California,08-08 June,2003. DEBS ' 03. ACM, New York, NY, PP. 1-8.)等系統(tǒng)使用了這種路由算法。對(duì)于渠道的劃分方法，主要包括兩種，分別是事件空間劃分(Event Space Partitioning, ESP)和訂閱集合劃分(Filter Set Partitioning，F(xiàn)SP)。在事件空間劃分方式下，系統(tǒng)所能處理的整個(gè)事件空間被劃分成多個(gè)互不相交 的子事件空間，這些子事件空間分配到網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，由它們進(jìn)行管理。一個(gè)訂閱如果 與某些服務(wù)器所管理的事件空間有重疊，那么該訂閱就存放在這些服務(wù)器上；一個(gè)事件 可以看成是事件空間中的一個(gè)點(diǎn)，它將被轉(zhuǎn)發(fā)至所屬的唯一事件空間所在的服務(wù)器上進(jìn) 行匹配?；谑录臻g劃分的主要優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)事件至多只會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)服務(wù) 器，從而降低了網(wǎng)絡(luò)中的事件流量。它的不足在于，如果一個(gè)訂閱與多個(gè)子事件空間都有 重疊，那么它可能被傳遞到多個(gè)服務(wù)器，從而增加了系統(tǒng)中總的訂閱消息流量。另外，由 于一個(gè)訂閱可能存放在多個(gè)服務(wù)器中，使得訂閱的更新也變得復(fù)雜。TarkomaCTarkoma， S.Dynamiccontent-based channels :meeting in the middle. In Proceedings of the Second internationalConference on Distributed Event-Based Systems, Rome, Italy, 01-04 July, 2008. DEBS' 08，vol. 332. ACM, New York, NY, pp. 47-58.)給出 了一種基于事 件空間劃分的動(dòng)態(tài)渠道路由算法。在訂閱劃分的方式下，每一個(gè)訂閱只被一個(gè)服務(wù)器管理，相似的訂閱將會(huì)被存放 在同一個(gè)服務(wù)器上。每個(gè)服務(wù)器上的訂閱集合用一個(gè)概要訂閱(Summary Subscription) 表示，不同服務(wù)器的概要訂閱可能重疊。如果一個(gè)事件被某些服務(wù)器的概要訂閱所確定的 空間包含，那么該事件將會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)至這些服務(wù)器上進(jìn)行處理。顯然，訂閱劃分方式與事件 空間劃分方式相比降低了訂閱消息的流量，而增加了事件消息的流量。Zhang(Zhang，C.， Krishnamurthy, A. ,Wang,R. Y,and Singh,J. P. Combining flexibility and scalability in apeer-to-peer publish/subscribe system. In Proceedings of the ACM/IFIP/ USENIX 2005international Conference on Middleware, Grenoble，F(xiàn)rance，01—01 November,2005. G. Alonso, Ed. Middleware Conference. Springer-Verlag New York，New York, NY, pp. 102-123.)給出了基于訂閱劃分的渠道路由算法。目前，發(fā)布/訂閱系統(tǒng)中的負(fù)載平衡問(wèn)題現(xiàn)有的研究還比較少。Cheimg(AleX YeungCheung，A.K.and Jacobsen，H. Dynamic load balancing in distributed content-basedpublish/subscribe. In Proceedings of the ACM/IFIP/USENIX 2006 international Conference onMiddleware，Melbourne，Australia，01—01 November, 2006. M. Henning and M.van Steen，Eds. Middleware Conference. Springer-Verlag New York, New York, NY, pp. 141-161.) ST PADRES (Li, G. and Jacobsen, H. Composite subscriptions in content-based publish/subscribesystems. In Proceedings of the ACM/IFIP/U SENIX 2005 international Conference onMiddleware, Grenoble， France， 01-01 November,2005. G. Alonso，Ed. Middleware Conference. Springer-Verlag NewYork, New York, NY, pp. 249-269.)給出了一個(gè)負(fù)載平衡框架、負(fù)載估計(jì)算法和負(fù)載劃分算 法。我們注意到PADRES的路由方法是基于廣告的，而在現(xiàn)有的渠道路由研究中，系統(tǒng)的負(fù) 載平衡問(wèn)題研究的還相對(duì)較少，例如如何衡量服務(wù)器上的負(fù)載、如何衡量每個(gè)訂閱所產(chǎn)生 的負(fù)載等問(wèn)題仍然沒(méi)有一個(gè)明確的定義，內(nèi)容空間的劃分標(biāo)準(zhǔn)以及劃分優(yōu)劣的評(píng)價(jià)仍然沒(méi) 有一個(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述的現(xiàn)有的路由算法中存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)布 /訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，該方法采用高效的路由算法，使得網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)服務(wù)器的 處理負(fù)載均衡，同時(shí)降低事件傳遞開(kāi)銷(xiāo)，減少事件的處理延遲。所述發(fā)布/訂閱系統(tǒng)包括由多個(gè)服務(wù)器組成的對(duì)等覆蓋網(wǎng)絡(luò)(Broker Overlay)， 網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)服務(wù)器均作為接入服務(wù)器接收訂閱和事件信息(訂閱信息主要包括訂閱和 取消訂閱，事件信息主要包括發(fā)布事件)，并通過(guò)全局路由表確定該信息所屬的事件渠道后 將其轉(zhuǎn)發(fā)至該事件渠道進(jìn)行處理；該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡，動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡 包括負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器從本地選擇轉(zhuǎn)移負(fù)載并在其他服務(wù)器中選擇負(fù)載接收服務(wù)器，將 該轉(zhuǎn)移負(fù)載發(fā)送至該負(fù)載接收服務(wù)器。本發(fā)明涉及的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)將事件空間劃分為多個(gè)子事件空間，并將其映射為 渠道，再將事件渠道劃歸到不同的服務(wù)器負(fù)責(zé)，當(dāng)事件或訂閱到達(dá)服務(wù)器后，該服務(wù)器檢查 它屬于哪些渠道，然后轉(zhuǎn)發(fā)至目的渠道進(jìn)行處理。在路由協(xié)議的執(zhí)行過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)的 監(jiān)測(cè)各個(gè)渠道的負(fù)載，進(jìn)而監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)服務(wù)器的負(fù)載狀況，并采用相應(yīng)的負(fù)載平衡策 略調(diào)整渠道的部署，平衡各服務(wù)器之間的處理負(fù)載。原子路由協(xié)議的整體目標(biāo)是使得網(wǎng)絡(luò) 中的各個(gè)服務(wù)器的處理負(fù)載均衡，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，減少事件的處理延遲。該方法主要包括以下幾個(gè)方面1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立。系統(tǒng)中的所有服務(wù)器組織成為一個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)覆 蓋網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)服務(wù)器都可以與其他服務(wù)器直接通信，而不管它們底層是否直接連通；各個(gè) 服務(wù)器都是對(duì)等的，都可以作為接入服務(wù)器接收訂閱者的添加訂閱消息和發(fā)布者的發(fā)布事 件消息。2)系統(tǒng)的初始化。將系統(tǒng)所能處理的所有事件組成的事件空間表示的渠道稱(chēng)為全 事件渠道，在系統(tǒng)初始化時(shí)，選擇一個(gè)服務(wù)器作為初始化服務(wù)器，將全事件渠道放置在初始 化服務(wù)器上。初始化服務(wù)器建立本地渠道表，表中只有一項(xiàng)，即全事件渠道。初始化服務(wù)器 生成一個(gè)全局路由表，每個(gè)表項(xiàng)是渠道到服務(wù)器的映射，即 < 渠道，服務(wù)器 >，表示渠道的放 置位置。初始化的全局路由表只有一項(xiàng)，即 < 全事件空間渠道，初始化服務(wù)器 >，將全局路 由表包裝到一個(gè)渠道初始化消息中，傳遞至網(wǎng)絡(luò)中的所有其他服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器接 收到渠道初始化消息后，在本地建立本地渠道表和全局路由表。在初始化時(shí)，除了初始化節(jié) 點(diǎn)，其他服務(wù)器的本地渠道表均為空。3)處理訂閱。系統(tǒng)初始化后，網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)服務(wù)器都可以作為訂閱者的接入 服務(wù)器接收訂閱消息/取消訂閱消息。某個(gè)服務(wù)器作為接入服務(wù)器接收到了從訂閱者發(fā)出 的訂閱消息/取消訂閱消息，那么該服務(wù)器首先查詢(xún)?nèi)致酚杀?，得到該訂閱所屬的渠?集合，進(jìn)而得到該訂閱應(yīng)該在哪些服務(wù)器上處理。如果需要在本地的某些渠道進(jìn)行處理，則
6在本地渠道上對(duì)訂閱消息/取消訂閱消息進(jìn)行處理；如果還需要轉(zhuǎn)發(fā)至其他服務(wù)器上，那 么將該消息轉(zhuǎn)發(fā)至目的服務(wù)器，并且在轉(zhuǎn)發(fā)消息中加入該訂閱屬于的在目的服務(wù)器上的渠 道的標(biāo)識(shí)。如果某個(gè)服務(wù)器接收到了從其他服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的訂閱消息/取消訂閱消息和 訂閱/取消訂閱屬于的本地渠道的標(biāo)識(shí)，那么服務(wù)器不需要再查詢(xún)?nèi)致酚杀?，直接將?閱/取消訂閱交給本地渠道處理。4)處理事件。系統(tǒng)初始化后，網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)服務(wù)器都可以作為發(fā)布者的接入 服務(wù)器接收事件。某個(gè)服務(wù)器作為接入服務(wù)器接收到了從發(fā)布者發(fā)出的事件消息，那么該 服務(wù)器首先查詢(xún)?nèi)致酚杀恚玫皆撌录鶎俚那?事件只可能屬于某一個(gè)事件渠道)， 進(jìn)而得到該事件應(yīng)該在哪個(gè)服務(wù)器上處理。如果需要在本地的渠道進(jìn)行處理，則在本地渠 道上對(duì)訂閱消息/取消訂閱消息進(jìn)行處理；如果事件需要被在其他服務(wù)器上的渠道處理， 那么將該消息轉(zhuǎn)發(fā)至目的服務(wù)器，并且在轉(zhuǎn)發(fā)消息中加入該事件屬于的在目的服務(wù)器上的 渠道的標(biāo)識(shí)。如果某個(gè)服務(wù)器接收到了從其他服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的事件消息和事件屬于的本地 渠道的標(biāo)識(shí)，那么服務(wù)器不需要再查詢(xún)?nèi)致酚杀?，直接將事件交給本地渠道處理。如果有 訂閱與事件匹配了，那么將向訂閱了該事件的訂閱者發(fā)送事件通知。5)監(jiān)測(cè)負(fù)載狀態(tài)。當(dāng)渠道處理屬于它的事件時(shí)，會(huì)調(diào)用渠道所在服務(wù)器上的匹配 模塊，將事件與訂閱進(jìn)行匹配。在事件進(jìn)行匹配時(shí)，將記錄由于該事件匹配在該事件渠道上 產(chǎn)生的負(fù)載。服務(wù)器上的負(fù)載等于放置在該服務(wù)器上的各個(gè)渠道負(fù)載之和，所以進(jìn)而可以 得到服務(wù)器上的負(fù)載。各個(gè)服務(wù)器在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)定期的向所有鄰居發(fā)送自己的負(fù)載信 息；服務(wù)器接收它的鄰居發(fā)送過(guò)來(lái)的負(fù)載信息，從而得知整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀況。6)負(fù)載平衡過(guò)程。服務(wù)器在得知整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀況之后，如果發(fā)現(xiàn)自己的負(fù)載 過(guò)重，那么將以一定的概率觸發(fā)負(fù)載平衡過(guò)程。負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器作為負(fù)載移出服務(wù)器，從 負(fù)載較低的鄰居服務(wù)器中選擇出負(fù)載接收服務(wù)器，并在負(fù)載移出服務(wù)器的本地渠道中選擇 出可以轉(zhuǎn)移出去的渠道。在選擇負(fù)載接收服務(wù)器和負(fù)載移出渠道時(shí)，需要考慮不同的因素， 使得轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)盡量小，負(fù)載平衡效果較優(yōu)，并且在選擇的過(guò)程中，可能涉及渠道的分割或者 合并。在選擇出負(fù)載接收服務(wù)器和負(fù)載移出渠道后，在負(fù)載移出服務(wù)器和負(fù)載接收服務(wù)器 之間就會(huì)建立負(fù)載轉(zhuǎn)移會(huì)話，轉(zhuǎn)移渠道進(jìn)而轉(zhuǎn)移負(fù)載。進(jìn)一步地，上述步驟5)所述的監(jiān)測(cè)負(fù)載過(guò)程具體為負(fù)載平衡算法的執(zhí)行過(guò)程分成一個(gè)個(gè)時(shí)間片T，在每個(gè)時(shí)間片內(nèi)監(jiān)測(cè)本地負(fù)載和 其他服務(wù)器的負(fù)載，并根據(jù)自身與其他服務(wù)器的負(fù)載狀況決定是否啟動(dòng)負(fù)載平衡過(guò)程。在每個(gè)時(shí)間片T內(nèi)，服務(wù)器會(huì)接受其他服務(wù)器傳遞過(guò)來(lái)的負(fù)載交換消息，并且在 時(shí)間片結(jié)束的時(shí)候，根據(jù)本地服務(wù)器的負(fù)載信息，生成一個(gè)負(fù)載交換消息，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中其 他所有服務(wù)器。服務(wù)器會(huì)根據(jù)鄰居的負(fù)載信息以及自己的負(fù)載信息計(jì)算出包括網(wǎng)絡(luò)中平均 負(fù)載水平等數(shù)據(jù)，分析自己的負(fù)載平衡狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)本地服務(wù)器負(fù)載過(guò)重，那么將以一定 概率調(diào)用負(fù)載平衡算法，開(kāi)始平衡過(guò)程。對(duì)于一個(gè)渠道，在匹配屬于該渠道的某個(gè)事件時(shí)，測(cè)試到的訂閱的數(shù)目(不論該 訂閱是否與事件匹配成功，只要在匹配過(guò)程中參與了測(cè)試就計(jì)算在內(nèi))，稱(chēng)為匹配這個(gè)事件 的開(kāi)銷(xiāo)，在時(shí)間片T內(nèi)渠道處理的所有事件的開(kāi)銷(xiāo)之和就是渠道在時(shí)間片T內(nèi)的負(fù)載，服務(wù)
7器在時(shí)間片T內(nèi)的負(fù)載等于該服務(wù)器上各個(gè)事件渠道的負(fù)載之和。具體的負(fù)載檢測(cè)流程可按下列實(shí)例進(jìn)行0.各個(gè)服務(wù)器在初始化時(shí)默認(rèn)自己的負(fù)載狀況是低負(fù)載狀態(tài)；1.從網(wǎng)絡(luò)中的其他服務(wù)器接收到負(fù)載信息交換消息，得到其他服務(wù)器的負(fù)載信 息；2.對(duì)于從鄰居服務(wù)器接收到的每一個(gè)負(fù)載交換消息，根據(jù)它們是否負(fù)載過(guò)重，分 別放入兩個(gè)鏈表中保存；3.在時(shí)間片末，計(jì)算出自己的負(fù)載值。如果已經(jīng)得到所有鄰居的負(fù)載消息，那么計(jì) 算出平均負(fù)載；4.根據(jù)自己的負(fù)載狀態(tài)，生成一個(gè)新的負(fù)載交換消息，將這個(gè)消息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中 的其他服務(wù)器；5.如果當(dāng)前服務(wù)器處于負(fù)載過(guò)重的狀態(tài)，那么以一定概率調(diào)用負(fù)載調(diào)度算法，平 衡服務(wù)器之間的負(fù)載；6.時(shí)間片T結(jié)束，繼續(xù)1。進(jìn)一步地，負(fù)載平衡過(guò)程，即上述步驟6)，分為兩個(gè)階段負(fù)載調(diào)度(選擇出負(fù)載 接收服務(wù)器和負(fù)載轉(zhuǎn)移渠道)和負(fù)載轉(zhuǎn)移。負(fù)載調(diào)度使用一組評(píng)估函數(shù)選擇出負(fù)載接收服 務(wù)器和需要轉(zhuǎn)移的渠道，在評(píng)估函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程中可能會(huì)分割/合并本地已有的渠道。負(fù) 載轉(zhuǎn)移定義了在負(fù)載移出服務(wù)器和負(fù)載接收服務(wù)器之間的通信協(xié)議，將移出渠道和相關(guān)訂 閱由負(fù)載移出服務(wù)器轉(zhuǎn)移到負(fù)載接收服務(wù)器上，完成負(fù)載平衡過(guò)程。本發(fā)明采用基于渠道的路由方法，能夠?qū)⑹录奶幚碡?zé)任分布到網(wǎng)絡(luò)中的不同服 務(wù)器上，在處理訂閱和事件消息時(shí)，至多在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)一次，即可由接入服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至目的 服務(wù)器進(jìn)行處理，從而減少了網(wǎng)絡(luò)中的消息流量，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；事件在網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器上 僅需要匹配一次，就可以得到對(duì)它感興趣的訂閱者。同時(shí)，本發(fā)明中為渠道路由算法加入了 負(fù)載平衡機(jī)制，系統(tǒng)一直監(jiān)測(cè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀況，在負(fù)載不平衡的情況發(fā)生時(shí)，可以啟動(dòng) 負(fù)載平衡的過(guò)程，平衡服務(wù)器之間的負(fù)載。與現(xiàn)有的渠道路由協(xié)議相比，可以防止熱點(diǎn)區(qū)域 的產(chǎn)生，進(jìn)而降低事件的處理延遲，提高事件的處理效率。


圖1是現(xiàn)有發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的服務(wù)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，其中1-事件服務(wù)器，2-發(fā)布者/訂閱者；圖3是本發(fā)明的渠道路由服務(wù)器覆蓋網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖4是事件空間與訂閱關(guān)系示意圖；
圖5是服務(wù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更為詳細(xì)的描述。本發(fā)明將系統(tǒng)中的服務(wù)器組織成為一個(gè)對(duì)等覆蓋網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù) 器之間可以直接通信。在系統(tǒng)建立之初，首先任意選擇一個(gè)服務(wù)器作為初始化服務(wù)器，在這 個(gè)服務(wù)器上部署上全事件渠道，建立全局路由表，并將這個(gè)全局路由表轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)中的其他服務(wù)器；然后各個(gè)服務(wù)器可以作為接入服務(wù)器接收用戶(hù)的訂閱或者事件消息，通過(guò)查詢(xún) 全局路由表，可以得到訂閱或者事件應(yīng)該被哪些服務(wù)器處理。在系統(tǒng)正式運(yùn)行時(shí)，部署在每 個(gè)服務(wù)器上的負(fù)載平衡模塊會(huì)不斷的監(jiān)測(cè)各個(gè)服務(wù)器上的負(fù)載并在服務(wù)器之間交換負(fù)載 信息，在負(fù)載不平衡的狀況發(fā)生時(shí)，開(kāi)始負(fù)載平衡過(guò)程，調(diào)度負(fù)載，使得各個(gè)服務(wù)器之間的 處理負(fù)載分布均勻。[1],首先詳細(xì)介紹本發(fā)明中服務(wù)器覆蓋網(wǎng)絡(luò)的建立。不考慮網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器是如 何硬件連通的，在覆蓋網(wǎng)絡(luò)層任意兩個(gè)服務(wù)器之間是可以連通的，每一個(gè)服務(wù)器都知道網(wǎng) 絡(luò)中所有服務(wù)器的IP地址。一個(gè)服務(wù)器可以通過(guò)IP地址和另外的任何一個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通 信，消息的傳輸使用TCP完成。底層的物理鏈路發(fā)生改變，不影響應(yīng)用層上兩個(gè)服務(wù)器之間 的通信，只要它們之間仍有可以連接的通路。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，服務(wù)器之間的物理 連接使用虛線表示，當(dāng)服務(wù)器A與服務(wù)器D之間的物理鏈路斷開(kāi)時(shí)，A向D發(fā)送的消息可以 通過(guò)路徑A — C — E — D到達(dá)服務(wù)器D。另外，服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)接口模塊使用MINA(Apache MINA Project. http//mina. apache, org/)網(wǎng)絡(luò)框架開(kāi)發(fā)，負(fù)責(zé)服務(wù)器間接收/發(fā)送各種消息，包括事件消息、訂閱消 息、路由表更新消息、渠道轉(zhuǎn)移消息、負(fù)載監(jiān)測(cè)消息等。網(wǎng)絡(luò)接口模塊包括消息接收隊(duì)列和 消息發(fā)送隊(duì)列，在接收消息隊(duì)列不為空時(shí)，系統(tǒng)按照消息到達(dá)的先后順序，對(duì)消息隊(duì)列中的 消息逐一進(jìn)行處理；在發(fā)送隊(duì)列不為空時(shí)，系統(tǒng)按照進(jìn)入隊(duì)列的先后順序逐一將消息發(fā)送 出去。消息接收隊(duì)列/消息發(fā)送隊(duì)列包括兩種，一種是常規(guī)消息接收/發(fā)送隊(duì)列，用于接收 /發(fā)送普通的事件、訂閱和取消訂閱消息，另外一種是高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，用于接收/發(fā)送事件 渠道初始化消息、負(fù)載平衡相關(guān)的消息等具有高優(yōu)先級(jí)的消息。在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列不為空時(shí)， 系統(tǒng)總是先處理高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的消息，然后才是常規(guī)隊(duì)列中的消息。[2],下面詳細(xì)介紹本發(fā)明涉及的訂閱、事件和事件空間的定義以及它們之間關(guān)系 的定義?；趦?nèi)容的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)中的謂詞、訂閱、事件項(xiàng)、事件定義如下一個(gè)謂詞f 定義為一個(gè)四元組，即f = (type, attr, op, cons)，其中type表示該謂詞的取值類(lèi)型， attr表示屬性名稱(chēng)，op表示謂詞所允許使用的操作符，cons表示該謂詞在該屬性上的約 束值。一個(gè)訂閱F是若干謂詞的合取，可以表示為F = f\ Af2 A... Afn。一個(gè)事件項(xiàng) a是一個(gè)三元組，S卩a = (type，attr，value)，其中type是取值類(lèi)型，attr是屬性名稱(chēng)， value是事件項(xiàng)的取值。一個(gè)事件是若干事件項(xiàng)的合取，所以，一個(gè)事件e可以表示為e = a \ a2/\...八 ak。對(duì)于謂詞f = (type, attr, op, cons)，我們定義L (f)為f的約束值域，即在屬性 attr上滿(mǎn)足f的所有類(lèi)型為type的值的集合。對(duì)于事件項(xiàng)a = {typee :attre, valj和 謂詞f = {type :attr，0p，Val}，我們說(shuō)事件項(xiàng)a滿(mǎn)足謂詞f，即f > a ,當(dāng)且僅當(dāng)type = typee A attr = attre A vale G L(f)。一個(gè)訂閱 F = 八 f2 八...A fn,事件 e = a A a2 A . . . A a k,事件 e 滿(mǎn)足 訂閱F，即e G F，當(dāng)且僅當(dāng)VfiBo^fi > a JO另外，謂詞之間、訂閱之間還存在著覆蓋關(guān)系，下面給出謂詞之間和訂閱之間覆蓋 關(guān)系的定義。對(duì)于謂詞 f1 = {type! -.attr^ op” valj 禾口謂詞 f2 = {type2 :attr2, op2, val2},如
9果滿(mǎn)足f2的事件項(xiàng)一定滿(mǎn)足f\，那么稱(chēng)覆蓋f2，即> f2。形式化的描述為f\ > f2,當(dāng) 且僅當(dāng)，type1=type2Aattr1=attr2AL(f1)2L(f2)。覆蓋關(guān)系是自反的，覆蓋自身。一個(gè)訂閱F1 = f/八C八...A f；,，另一個(gè)訂閱F2 = f\2八f22八...八fn2,如果 滿(mǎn)足F2的事件一定滿(mǎn)足F1，那么稱(chēng)訂閱F1覆蓋訂閱F2，S卩F^F2。形式化的描述為F2, 當(dāng)且僅當(dāng)，▽ fi'3 f, f/ > f/0本發(fā)明采用事件空間劃分的機(jī)制，將內(nèi)容空間進(jìn)行劃分，進(jìn)而將劃分后 的事件空間映射為事件渠道。事件空間的表示也類(lèi)似訂閱，可以表示為Es = f\八f2八…A fis A ... A fn，其中謂詞fid^i^n)表示了在某種屬性上的約束，用 于限定事件空間在該屬性維度上的范圍。如果某屬性不出現(xiàn)在事件空間的表達(dá)式中，表明 該屬性在該事件空間上值可以取值域中的任一個(gè)。所以，如果定義事件空間的表達(dá)式中的 謂詞數(shù)目為0，則對(duì)所有的屬性的取值都沒(méi)有限制，那么該事件空間就是全事件空間，為了 簡(jiǎn)單起見(jiàn)，記為WES。事件空間Es覆蓋事件e表示為e G Es ；事件空間Es覆蓋訂閱F表示為ES = F;事 件空間Es與訂閱F有重疊表示為ESAF關(guān)0。一個(gè)事件空間Es = f\Es A f2Es A... A fnEs，事 件e= ai A a2 A... A ak，事件空間艮覆蓋事件e (或者說(shuō)事件e在事件空間ES中、 事件e屬于事件空間ES)，即e e Es,當(dāng)且僅當(dāng)f產(chǎn)> a」(1彡i彡n，1彡j彡k)。 事件空間Es = f\Es A f2Es A ... A fnEs和訂閱F = f\F A f/ A . . . A f；,事件空間Es覆蓋 訂閱F，即Es〕F,當(dāng)且僅當(dāng)V f,Es3 f/, f^3 > f/0事件空間艮=€嚴(yán)八f2Es八…AfnEs， 一個(gè)訂閱卩=(八《八...A f/，二者存在重疊關(guān)系，即EsfTF￥0 ，當(dāng)且僅當(dāng) ，, f;)attr,Es = attrf a L(f,Es) (1 L(ff ) = 0(1 Q 1 W S m)。如果一個(gè)訂閱 F 被一個(gè)
事件空間Es覆蓋或者與Es有重疊關(guān)系，那么就稱(chēng)訂閱F屬于事件空間Es。圖4給出了一個(gè)二維的事件空間，它被分割成了 6個(gè)子事件空間E” E2，E3，E4，E5， E6，其中訂閱 Sub!, Sub2 禾口 Sub3 屬于 E^ Sub3, Sub4, Sub5 禾口 Sub6 屬于 E2, Sub6, Sub7 禾口 Sub8 屬于E3，Sub9屬于E4，Sub1Q和Subn屬于E5，Sub1Q和Sub12屬于E6。并且在圖4中，矩形之 間的包含表示了訂閱之間的覆蓋關(guān)系，矩形之間的重疊表示了訂閱與事件空間、訂閱與訂 閱之間的重疊關(guān)系。同時(shí)也可以看出，一個(gè)訂閱可能會(huì)屬于多個(gè)事件空間。[3],下面介紹本發(fā)明中事件渠道的定義。一個(gè)事件渠道ch (Event Channel，或簡(jiǎn)稱(chēng)為渠道)包含這個(gè)渠道的事件空間Es和 屬于Es的訂閱的集合S。在事件渠道上除了保存有該渠道上的事件空間和訂閱的集合之 外，還包括采樣統(tǒng)計(jì)時(shí)間片內(nèi)落在該渠道上的事件的集合等，這些信息都是為了后續(xù)監(jiān)測(cè) 渠道上的負(fù)載和進(jìn)行渠道分割等操作設(shè)置的。另外，在表示時(shí)，可以將渠道簡(jiǎn)化表示為CH =<Es，S>這種二元組的形式。定義EC為所有事件渠道的集合，即全事件渠道。一個(gè)事件渠道被放置到唯一的服 務(wù)器上，一個(gè)服務(wù)器上可以放置有多個(gè)事件渠道。每個(gè)事件渠道都包含有一個(gè)唯一的id作 為它在網(wǎng)絡(luò)中的唯一標(biāo)識(shí)，這個(gè)id是建立這個(gè)事件渠道的服務(wù)器賦給的(初始化時(shí)或者渠 道分割或合并時(shí))，包括服務(wù)器的標(biāo)識(shí)和服務(wù)器本地的一個(gè)序列號(hào)，所以id是全局唯一的。[4],下面介紹服務(wù)器上的本地渠道表(localTable)和全局路由表 (routingTable)。
在服務(wù)器上保存著兩個(gè)表，一個(gè)表稱(chēng)為本地渠道表(localTable)，表項(xiàng)為事件 渠道，記錄著放置在這個(gè)服務(wù)器上的渠道，另外一個(gè)表稱(chēng)為全局路由表(routingTable)， 表項(xiàng)為事件渠道到服務(wù)器的映射，記錄著渠道在服務(wù)器上的放置位置。每個(gè)服務(wù)器的 localTable是各不相同的，而routingTable都是一樣的。當(dāng)訂閱消息到達(dá)某一個(gè)服務(wù)器(即，接入服務(wù)器)時(shí)，接入服務(wù)器上通過(guò)查詢(xún) routingTable得到它屬于的那些事件渠道，并將該消息轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的渠道進(jìn)行處理；一個(gè) 渠道ch接收到訂閱消息后，將會(huì)把該訂閱添加至本地的訂閱管理結(jié)構(gòu)中，并根據(jù)添加結(jié) 果，將訂閱保存在自己的訂閱集合S (使用哈希表實(shí)現(xiàn))中。如果有事件消息到達(dá)接入服務(wù) 器時(shí)，路由模塊會(huì)判斷出該事件屬于哪個(gè)渠道，然后將該事件轉(zhuǎn)發(fā)到該渠道進(jìn)行處理；渠道 接收到事件后，會(huì)將其進(jìn)行匹配，并且記錄相關(guān)的匹配結(jié)果和產(chǎn)生的負(fù)載。在系統(tǒng)初始化時(shí)，在初始化服務(wù)器(initializer broker, ibrk)上部署著全事件 渠道EC，routingTable中只有一項(xiàng)，即<EC，ibrk>，并將這個(gè)路由表傳遞給系統(tǒng)中的所有服 務(wù)器。初始化完成后，系統(tǒng)可以接收訂閱和事件，通過(guò)查詢(xún)路由表，將其轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)渠道進(jìn) 行處理；并且根據(jù)服務(wù)器間交換的負(fù)載信息，移動(dòng)渠道，平衡負(fù)載。[5].下面介紹在本發(fā)明中渠道路由的屬性模式的約定。在渠道路由中，對(duì)訂閱和事件有一些約束，例如，系統(tǒng)必須已知所需要處理的所有 屬性的集合，所有事件和訂閱的屬性都從這個(gè)集合中選取，事件中必須包含的屬性的集合 也是已知的等。對(duì)于系統(tǒng)所處理的事件和訂閱，規(guī)定它們的表達(dá)式要滿(mǎn)足一定的模式(schema)， 這個(gè)模式規(guī)定了系統(tǒng)所處理的事件/訂閱的屬性種類(lèi)和約束，包括系統(tǒng)中所能處理的所有 屬性的集合，事件中必須包含的屬性等。系統(tǒng)所使用的模式更加規(guī)范的描述為S = k2，... kv ...，AJ，其中每一個(gè) A^l^i^n)表示了一個(gè)屬性，每一個(gè)屬性包含了屬性名稱(chēng)，屬性類(lèi)型和屬性值域三個(gè)方 面的信息，可以表示為Iname，type, min, max} 0每一個(gè)屬性由它們唯一確定的屬性名稱(chēng)確 定，屬性的類(lèi)型是系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型，例如在本發(fā)明的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)中支持?jǐn)?shù)值、字 符串禾口 RFID 編石馬(Beihong Jin, Shuang Yu, Xinchao Zhao, Zhenyue Long, Yifeng Qian Subscribing andMatching RFID-Related Events. ICEBE 2007. pp. 41-47.)三種數(shù)據(jù)類(lèi)型 等，min和max描述了該屬性的值域的取值范圍。系統(tǒng)中所有的參與方都遵循這個(gè)模式。系 統(tǒng)中使用的訂閱中出現(xiàn)在謂詞中的屬性集合是模式中規(guī)定的屬性集合的子集，事件可以表 示成為事件中只包含模式中的屬性的一個(gè)子集。一個(gè)事件可以不包含有模式中所列舉的所 有屬性，但是總有一些屬性是必選的，在定義系統(tǒng)的屬性模式時(shí)，也給出了系統(tǒng)中事件需要 的必選屬性和可選屬性。在本發(fā)明中給出特征屬性(Distinguishing Attributes, DA)集 合的概念，DA =出 力^，...』々』，也就是所謂的必選屬性。事件中的屬性集合必須包含 特征屬性集。并且，用于表示或劃分事件空間的屬性，也必須從DA集合中選取，這樣，可以 保證事件總是事件空間中的一個(gè)點(diǎn)，從而只能屬于唯一的一個(gè)事件空間，進(jìn)而只能被唯一 的一個(gè)事件渠道處理。在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，這個(gè)模式就已經(jīng)預(yù)先在各個(gè)服務(wù)器上配置好 了。選擇劃分事件空間的屬性需要滿(mǎn)足下列條件首先這些屬性是從DA集合中選取 的，而且，可以給這些候選屬性設(shè)定優(yōu)先級(jí)，選取劃分事件空間的屬性時(shí)更傾向于使用數(shù)值
11類(lèi)型，然后是RFID編碼類(lèi)型，最后才是字符串型。同時(shí)，給出了一個(gè)特征屬性attr的流行 度的概念:
屬性的流行度用于定乂問(wèn)種類(lèi)型的 特征屬性的優(yōu)先級(jí)，一個(gè)屬性的流行度值越大，說(shuō)明關(guān)注這個(gè)屬性的訂閱越多，那么它的優(yōu) 先級(jí)就越高，在劃分事件空間時(shí)就越傾向于選取它。[6],下面，給出在本發(fā)明的路由算法中動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡的問(wèn)題定義。假設(shè)在系統(tǒng)中包含有n個(gè)服務(wù)器，渠道總數(shù)是m(m的值是可以根據(jù)渠道分割或者 合并的結(jié)果動(dòng)態(tài)變化的)。令gi表示一個(gè)服務(wù)器，假設(shè)在服務(wù)器gi上有mi個(gè) 事件渠道。令chik表示在服務(wù)器上gi的第k渠道，1≤i≤n并且1≤k≤mp渠道chik 的負(fù)載是dik，Ci是gi的處理能力。gi的處理能力可通過(guò)測(cè)試服務(wù)器的處理能力給出。
定義dCi 作為一個(gè)服務(wù)的負(fù)載水平(Load Leve 1
令
是網(wǎng)絡(luò)中n個(gè)服務(wù)器負(fù)載水平的平均值，即
的值是所有服務(wù)器的負(fù)載水平的標(biāo)準(zhǔn)差。使用一個(gè)參數(shù)S去衡量不同的負(fù)載轉(zhuǎn)移策略的效果，
希望S的值在渠道轉(zhuǎn)移之后變小。 假如一個(gè)渠道要從服務(wù)器gi轉(zhuǎn)移到gj，那么轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)mig_COst {chik — gj}可以定 義為
其中mig_ChSiZeikj(Chik)是需要轉(zhuǎn)移的渠道的大小，可以用需要轉(zhuǎn)
移出去的訂閱數(shù)目衡量它，bWiJ是服務(wù)器gi與gj之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬。在網(wǎng)絡(luò)中包含n個(gè)服務(wù)器、m個(gè)渠道的情況下，希望能夠找到一種使得5和mig_ cost的值最低的轉(zhuǎn)移策略。服務(wù)器負(fù)載過(guò)重和負(fù)載過(guò)輕的定義如下如果dCi<dc-△d，那么負(fù)載過(guò)輕，它的負(fù) 載狀態(tài)即為UNDERLOADED ；如果dCi>dc+△d，那么負(fù)載過(guò)重，負(fù)載狀態(tài)為OVERLOADED。A d是 一個(gè)根據(jù)應(yīng)用或經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的值。如果一個(gè)服務(wù)器的負(fù)載非常接近忑并且通過(guò)移動(dòng)渠道不能到達(dá)更好的狀態(tài)，那么 它為負(fù)載平衡狀態(tài)，即STABLE，它的負(fù)載水平滿(mǎn)足
如果服務(wù)器處于負(fù) 載平衡狀態(tài)，那么負(fù)載調(diào)度算法將不會(huì)被調(diào)用。可以定義
其中S e (0，1)，S在 實(shí)際使用時(shí)可以選取0.1，作為Ad的一個(gè)參考值。如果一個(gè)服務(wù)器的負(fù)載狀態(tài)為OVERLOADED，即負(fù)載過(guò)重狀態(tài)，負(fù)載調(diào)度算法則可 能被調(diào)用。當(dāng)負(fù)載調(diào)度算法執(zhí)行時(shí)，調(diào)度算法中各個(gè)參與方的狀態(tài)設(shè)置為BUSY，表明它正處 在負(fù)載調(diào)度算法執(zhí)行過(guò)程中。圖5給出了服務(wù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。[7],下面介紹在本發(fā)明中對(duì)渠道上以及服務(wù)器上的負(fù)載的估算。定義在采樣統(tǒng)計(jì)時(shí)間片T內(nèi)服務(wù)器brk上的負(fù)載等于該服務(wù)器上各個(gè)事件渠道的 負(fù)載之和 系統(tǒng)將一直監(jiān)測(cè)各個(gè)事件渠道上的負(fù)載，記錄每個(gè)采樣統(tǒng)計(jì)時(shí)間片T內(nèi)的負(fù)載。
一個(gè)事件渠道ch上的負(fù)載計(jì)算公式定義為 sub6表示服務(wù)器在匹配一個(gè)事件e時(shí)測(cè)試到的訂閱的數(shù)目(不論e是否匹配該訂 閱，只要在匹配過(guò)程中測(cè)試了的訂閱就計(jì)算在內(nèi)；原子訂閱匹配模塊只會(huì)測(cè)試屬于渠道ch 的訂閱，不屬于ch的訂閱都已經(jīng)被過(guò)濾，不會(huì)被測(cè)試)，用這個(gè)數(shù)值表示匹配該事件所需要 的資源開(kāi)銷(xiāo)。采用將訂閱匹配的開(kāi)銷(xiāo)與訂閱數(shù)目聯(lián)系起來(lái)的負(fù)載定義方式的好處是，在劃 分出去事件空間的時(shí)候，可以通過(guò)觀察劃分出去某一部分事件空間可以使多少訂閱劃分出 去，得到對(duì)負(fù)載移出服務(wù)器和負(fù)載接收服務(wù)器上負(fù)載的影響。[8],下面介紹本發(fā)明中的負(fù)載系統(tǒng)的平衡算法。負(fù)載平衡算法的執(zhí)行過(guò)程分成一個(gè)個(gè)時(shí)間片T(即前面提到的采樣統(tǒng)計(jì)時(shí)間片)， 在每個(gè)時(shí)間片內(nèi)監(jiān)測(cè)本地負(fù)載和其他服務(wù)器的負(fù)載，并根據(jù)自身與其他服務(wù)器的負(fù)載狀況 決定是否啟動(dòng)負(fù)載平衡過(guò)程。服務(wù)器在每個(gè)時(shí)間片T內(nèi)都交換負(fù)載信息，根據(jù)這些信息，可以在發(fā)生負(fù)載過(guò)重 或者負(fù)載不平衡的時(shí)候觸發(fā)負(fù)載調(diào)度算法，平衡負(fù)載。服務(wù)器之間交換的消息稱(chēng)為負(fù)載信息交換消息(Load Information Exchange Message, LIEM)。一個(gè)LIEM消息包含4個(gè)屬性(1)服務(wù)器的唯一標(biāo)識(shí)，(2)該服務(wù)器負(fù)載 平衡的狀態(tài)，可以是UNDERLOADED，STABLE, OVERLOADED，或者BUSY，(3)該服務(wù)器的負(fù)載水 平dc, (4)該服務(wù)器的處理能力c。在每個(gè)時(shí)間片T內(nèi)，服務(wù)器會(huì)接受其他服務(wù)器傳遞過(guò)來(lái)的LIEM消息，并且在時(shí)間 片結(jié)束的時(shí)候，根據(jù)本地服務(wù)器的負(fù)載信息，生成一個(gè)LIEM消息，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中其他所有 服務(wù)器。服務(wù)器會(huì)根據(jù)鄰居的負(fù)載信息以及自己的負(fù)載信息計(jì)算出包括網(wǎng)絡(luò)中平均負(fù)載水 平等數(shù)據(jù)，分析自己的負(fù)載平衡狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)本地服務(wù)器負(fù)載過(guò)重，那么將以一定概率調(diào) 用負(fù)載平衡算法，開(kāi)始平衡過(guò)程。[9],下面給出動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡算法的流程描述。0.各個(gè)服務(wù)器在初始化時(shí)默認(rèn)自己的負(fù)載狀況是UNDERLOADED ；1.從網(wǎng)絡(luò)中的其他服務(wù)器接收到負(fù)載信息交換消息LIEM，得到其他服務(wù)器的負(fù) 載信息；2.對(duì)于接收到的每一個(gè)LIEM (發(fā)送者為gj)，如果gj的狀態(tài)是UNDERLOADED，那 么就把它加入到鏈表uNodeList (如果gj已經(jīng)保存在oNodeList之中，那么需要先把它從 oNodeList中刪除)，如果狀態(tài)是OVERLOADED，那么把它加入到鏈表oNodeList中(同樣，如 果已經(jīng)保存在uNodeList中，需要先把它從uNodeList中刪除)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將在負(fù)載 調(diào)度算法中用到；3.在時(shí)間片末，計(jì)算出自己的dc值。如果已經(jīng)得到所有鄰居的負(fù)載消息， 那么計(jì)算出平均負(fù)載忑，并根據(jù)前面給出的服務(wù)器狀態(tài)定義，更新自己的負(fù)載狀態(tài)為 UNDERLOADED/OVERLOADED/STABLE ；4.生成一個(gè)新的負(fù)載交換消息，將這個(gè)消息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的其他服務(wù)器；5.如果當(dāng)前服務(wù)器處于OVERLOADED的狀況，那么以一定概率調(diào)用負(fù)載調(diào)度算法， 開(kāi)始負(fù)載調(diào)度過(guò)程，平衡服務(wù)器之間的負(fù)載；
6.時(shí)間片T結(jié)束，繼續(xù)1。對(duì)于時(shí)間片T的選擇，有這樣的考慮如果時(shí)間片太短，那么在較短的時(shí)間內(nèi)我們 將不能得到正確的事件分布信息，從而不能得到正確的負(fù)載分布信息，這樣得出的結(jié)果往 往會(huì)造成系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)移的抖動(dòng)，在具體選擇T的初始值時(shí)，需要考慮系統(tǒng)所在的應(yīng)用場(chǎng)景， 對(duì)事件流的模式變化周期有一個(gè)估計(jì)值，并根據(jù)此估計(jì)值設(shè)置T的初始值。如果在負(fù)載平 衡算法當(dāng)中發(fā)現(xiàn)負(fù)載調(diào)度算法非常頻繁的執(zhí)行(例如連續(xù)多次檢測(cè)到在每?jī)蓚€(gè)時(shí)間片T內(nèi) 就會(huì)調(diào)用一次負(fù)載調(diào)度算法)，那么系統(tǒng)就需要自動(dòng)的將T適當(dāng)延長(zhǎng)(例如延長(zhǎng)至原值的 150%)，以能夠得到更加準(zhǔn)確的事件流信息，防止抖動(dòng)的發(fā)生。并且，在本地服務(wù)器發(fā)現(xiàn)自 己是OVERLOADED狀態(tài)時(shí)，并不會(huì)立刻啟動(dòng)負(fù)載調(diào)度算法，而是以一定的概率調(diào)用負(fù)載調(diào)度 算法(例如在實(shí)現(xiàn)時(shí)以50%的概率調(diào)用)，以防止抖動(dòng)的發(fā)生。另外，服務(wù)器gi在得到網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)服務(wù)器g^的LIEM消息之后，更新本地的 uNodeList和oNodeList兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以不參看它們的負(fù)載狀態(tài)，而是將g」的負(fù)載水 平dCj與自己的dCi比較，如果dCi大于dCj，那么就將gj放置在uNodeList中，如果dCi小 于dCj，則把gj放置在oNodeList中，以取得更好的負(fù)載平衡效果。[10].下面介紹本發(fā)明中的負(fù)載調(diào)度算法，該算法首先使用一組評(píng)估函數(shù)選擇出 負(fù)載接收服務(wù)器和需要轉(zhuǎn)移的渠道，在評(píng)估函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程中可能會(huì)分割/合并本地已有 的渠道。然后將選擇出的渠道轉(zhuǎn)移到負(fù)載接收服務(wù)器上，完成負(fù)載平衡過(guò)程。下面的內(nèi)容 分別介紹了負(fù)載評(píng)估函數(shù)、渠道分割/合并的策略和調(diào)度算法。首先介紹負(fù)載調(diào)度算法中的負(fù)載評(píng)估函數(shù)。在發(fā)生負(fù)載不平衡時(shí)進(jìn)行負(fù)載調(diào)度，需要確定哪些渠道可以被轉(zhuǎn)移、被轉(zhuǎn)移到哪 些服務(wù)器上。在渠道轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，還存在著轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)，包括從負(fù)載移出服務(wù)器上選擇出要 轉(zhuǎn)移的渠道、將渠道及其訂閱轉(zhuǎn)移至負(fù)載接收服務(wù)器上、在負(fù)載接收服務(wù)器上添加訂閱、最 后將由于渠道轉(zhuǎn)移而將不再需要的訂閱從負(fù)載移出服務(wù)器上刪除等過(guò)程的開(kāi)銷(xiāo)。網(wǎng)絡(luò)中服 務(wù)器的處理能力可能是不相同的，那么把一個(gè)渠道從一個(gè)服務(wù)器轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)服務(wù)器， 即使渠道負(fù)載是一樣的，但對(duì)不同的負(fù)載接收服務(wù)器，造成的負(fù)載改變是不同的。為了將前面提到的各種因素都考慮進(jìn)去，并比較不同因素的影響，定義了分級(jí)函 數(shù)(leveling function)，lev(x)=「x.Z"|/i，其中 x G
，并且「]是取整操作符，L 是層 次的數(shù)目，是可以根據(jù)需要作出改變的值。這個(gè)分級(jí)函數(shù)可以將x劃分到L個(gè)層次中。評(píng)估函數(shù)包括四個(gè)，f\ f4，用于找到較好的將負(fù)載(渠道)從負(fù)載較重的服務(wù)器 上轉(zhuǎn)移出去的策略。其中，用于評(píng)價(jià)選擇不同的本地渠道作為轉(zhuǎn)移渠道對(duì)負(fù)載平衡的影 響；f2用于評(píng)價(jià)選擇不同的服務(wù)器作為負(fù)載接收服務(wù)器對(duì)負(fù)載平衡的影響；f3用于評(píng)價(jià)在 已經(jīng)選擇出某個(gè)負(fù)載接收服務(wù)器時(shí)，選擇不同的轉(zhuǎn)移渠道對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)的大小；f4用于 評(píng)價(jià)在已經(jīng)選擇出某個(gè)負(fù)載接收服務(wù)器時(shí)，選擇不同的轉(zhuǎn)移渠道對(duì)訂閱靠近事件源放置的 影響。負(fù)載轉(zhuǎn)移策略的確定分為兩個(gè)步驟(1)利用&和&選定接收負(fù)載的服務(wù)器；(2) 利用f\，f3和f4選定合適的轉(zhuǎn)移出去的渠道。下面介紹&的推導(dǎo)。為了評(píng)估在負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器gi上的某個(gè)渠道chik(l ^ k ^ m,)轉(zhuǎn)移到某個(gè)已經(jīng) 確定的接收負(fù)載的目的服務(wù)器gj的效果，定義了第一個(gè)評(píng)估函數(shù)f\(gi，gj, chik)，用于評(píng)價(jià)選擇不同的本地渠道作為轉(zhuǎn)移渠道，對(duì)負(fù)載平衡的影響。&由以下過(guò)程推理得出如果要比較8值在chik轉(zhuǎn)移之前和之后的變化，我們只需要保證 并且希望 的值最小，其中x是轉(zhuǎn)移出去的渠道上的負(fù)載。解(1)式得到識(shí)
，從而得至IJ， 另外，由 所以如果將一個(gè)渠道chik轉(zhuǎn)移出去之后，如果dik在(0,2(p)之間，那么S的值在轉(zhuǎn) 移之后會(huì)變小。而且，選擇出需要轉(zhuǎn)移的渠道時(shí)，我們盡量選擇那些dik最接近c(diǎn)p的值，這樣 能夠取得更好的負(fù)載平衡效果。所以我們定義 其中, 這樣，我們就可以對(duì)&上的每一個(gè)渠道給出一個(gè)等級(jí)(rank)值，通過(guò)這個(gè)rank值 測(cè)定把它們轉(zhuǎn)移出去的優(yōu)劣。但是，如果負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器上找不到任何渠道chik，滿(mǎn)足dlke (0,2cp)，那么必須要 對(duì)渠道進(jìn)行分割，然后再選擇。例如系統(tǒng)在初始化時(shí)，只有唯一的一個(gè)渠道chn，并且部署 在該初始化服務(wù)器&上，那么屯=dn，dCi = dn/Ci，忑=dCi/n。如果已經(jīng)選擇出來(lái)某個(gè)服務(wù)
器&作為接收負(fù)載的服務(wù)器，那么解(1)式之后得到
更
加特殊的，假設(shè)每個(gè)服務(wù)器的處理能力都是相同的C，則X < di = dn，那么就必須要對(duì)已有 的渠道進(jìn)行分割，將分割后的渠道劃分出去。這時(shí)，我們將選擇服務(wù)器上負(fù)載最大的那個(gè)渠 道，然后將其分割成兩個(gè)部分，使得分割出的那一部分負(fù)載最接近c(diǎn)p。上面給出的是需要對(duì)
渠道進(jìn)行分割的一種情況，另外，假如在gi上存在k個(gè)渠道，滿(mǎn)足
，即這些渠道的負(fù)載之和與cp的差別小于某個(gè)限定值￡ (實(shí)現(xiàn)時(shí)￡可選取為0.1* (P)，那么可以將這些渠道合并，成為一個(gè)新的渠道，轉(zhuǎn)移出去。下面介紹&的推導(dǎo)。為了從負(fù)載較輕的服務(wù)器中，選擇出合適的服務(wù)器作為接收負(fù)載的服務(wù)器 gj(j辛i)，根據(jù)服務(wù)器上的負(fù)載和處理能力，定義了 f2(gi，g」，chik)，其中上的一 個(gè)渠道。f2 根據(jù)非合作博弈論(Non-Cooperative Game Theory, John Nash. Equilibrium points in n-persongames. Proc. of the National Academy of Sciences, 36, pp. 48—49, 1950.)得到，用于評(píng)估選擇不同的服務(wù)器作為負(fù)載接收服務(wù)器的好壞。如果某個(gè)服務(wù)器總 是選擇負(fù)載最輕的服務(wù)器最為負(fù)載接收服務(wù)器，那么不同的服務(wù)器之間很容易會(huì)產(chǎn)生選擇 沖突，而且，可能會(huì)導(dǎo)致更加不平衡的狀況產(chǎn)生。因此，每一個(gè)負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器需要根據(jù) 它的負(fù)載需求來(lái)選擇接收負(fù)載的目標(biāo)服務(wù)器。對(duì)于負(fù)載較重的服務(wù)器，在本發(fā)明中為它們 定義了 rank。值，對(duì)于負(fù)載較輕的服務(wù)器，我們定義了 ranku值，rank。和ranku值的定義如 下 其中Max (dc0-dik/c0)是所有負(fù)載較重的服務(wù)器中dc-d^/c,值最大的那個(gè)， Min(dcu-dik/cu)是所有負(fù)載較輕的服務(wù)器中(！…+知/…值最小的那個(gè)。一個(gè)負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器，它評(píng)測(cè)得到的級(jí)別為rank。，它更愿意選擇那些負(fù)載級(jí)別 接近ranku的節(jié)點(diǎn)作為負(fù)載接收服務(wù)器，所以f2定義如下 其中， 下面介紹f3的推導(dǎo)。
根據(jù)渠道轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)
，轉(zhuǎn)移渠道的開(kāi)銷(xiāo)與
轉(zhuǎn)移出去的渠道的大小以及兩個(gè)相關(guān)服務(wù)器之間的帶寬相關(guān)，由此定義出f3(gi，gj, chik)。 首先，從gj上的mi個(gè)渠道中和所有的負(fù)載較輕的服務(wù)器中選擇出最小的負(fù)載轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)
；然后，將可能從gi轉(zhuǎn)移到g^上的渠道chik的轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)與最低的轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)進(jìn)行對(duì)比，得到評(píng)估結(jié)果。是gi和gj之間的帶寬，bwi max表示gj到所有負(fù)載較 低服務(wù)器的帶寬中的最大值。mig_chsize(chik)是轉(zhuǎn)移出去渠道的大小，使用需要轉(zhuǎn)移出去的訂閱的數(shù)目來(lái)衡 量，f3定義如下 其中，
CN 101854299 A
說(shuō)明書(shū)14/23頁(yè)
.,, mig chsize(chlk)mi§-cost{chlk=--—下面介紹&的推導(dǎo)。由于原子路由同時(shí)也為復(fù)合路由(Peter R. Pietzuch, Brian Shand, and Jean Bacon. Composite Event Detection as a Generic Middleware Extension. IEEE Network Magazine, Special Issue on Middleware Technologies for Future Communication Networks，18(1)，pp. 44-55，January/February, 2004.)提供支持，希望盡量使事件的檢測(cè) 結(jié)構(gòu)的放置靠近事件發(fā)布者，那么需要考慮將渠道放置在靠近事件發(fā)布者的服務(wù)器上，將 事件渠道放置在接近事件的發(fā)布者的接入服務(wù)器上。在gi上的每一個(gè)事件渠道chik上，保存了采樣統(tǒng)計(jì)時(shí)間片T內(nèi)到達(dá)渠道的事件數(shù) 目nik，另外還設(shè)置了一個(gè)數(shù)組，保存了這些事件中分別由網(wǎng)絡(luò)中的哪個(gè)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的 數(shù)目，例如，由服務(wù)器g^轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)事件的數(shù)目記為niW，如果當(dāng)前服務(wù)器本身就是事件的接 入服務(wù)器，那么也相應(yīng)記為niki。在渠道路由策略下，事件由接入服務(wù)器進(jìn)入系統(tǒng)，至多被轉(zhuǎn) 發(fā)一次就可以到達(dá)目的渠道進(jìn)行處理，那么我們可以記錄服務(wù)器gj作為事件的接入服務(wù)器 的概率為acc_rateikj = nikj/nik。所以f4定義如下
綜上，四個(gè)評(píng)估函數(shù) f4定義如下 [11].在使用上面的評(píng)估函數(shù)選擇負(fù)載接收服務(wù)器和轉(zhuǎn)移出去的渠道過(guò)程中，可能會(huì)涉及到渠道的分割/合并，所以下面介紹事件渠道的分割/合并策略。首先介紹如何分割事件渠道。已知特征屬性集合DA= {DAi，DA2，...，DAm}，一個(gè)事件渠道ch = <Es，S>，其中ES =fDA1 A fDA2 A ... A fDAk，1彡k彡m是事件空間；fDAi (1彡i彡k)是在某個(gè)特征屬性上 的約束。另外已知該事件渠道上的負(fù)載LD，需要?jiǎng)澐殖鋈サ呢?fù)載為ALD。需要選取出屬性 作為劃分屬性，將渠道分割，并且分割出來(lái)的兩個(gè)新的渠道，其中之一的負(fù)載等于ALD。首先，我們需要從特征屬性中選取出作為劃分屬性的屬性。對(duì)特征屬性集合中的 屬性首先按照類(lèi)型、流行度進(jìn)行排序，得到特征屬性的優(yōu)先級(jí)順序，然后試圖從優(yōu)先級(jí)最高 的屬性開(kāi)始，選擇它作為劃分屬性對(duì)渠道進(jìn)行劃分；如果選擇出來(lái)的屬性不合適劃分，那么 將會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)排序結(jié)果中的下一個(gè)屬性，作為劃分屬性，繼續(xù)進(jìn)行劃分，直到找到合適的 劃分方式。對(duì)于數(shù)值和RFID編碼類(lèi)型的屬性，由于它們的謂詞都可以表示成為一個(gè)區(qū)間的 形式，所以，可以將它們?cè)瓉?lái)的值域劃分為連續(xù)的區(qū)域。而對(duì)于字符串類(lèi)型，尤其是引入了 取前綴，取后綴，取子串等復(fù)雜的字符串操作符之后(Beihong Jin,Xinchao Zhao,Zhenyue Long, Fengliang Qi, Shuang Yu, Effective and Efficient Event Dissemination for RFID Applications, The Computer Journal, doi 10. 1093/comjnl/bxn063)，很難找至lj—— 種很好的劃分字符串的方式，目前采取的方式是劃分字符串集合。如果某個(gè)屬性DAste= {name, type, valDomain}是字符串類(lèi)型的屬性，需要?jiǎng)澐值?渠道中的事件空間表示為Es，采用DAste作為劃分屬性時(shí)的具體規(guī)則如下如果DAste還沒(méi)有加入到事件空間的表達(dá)式中，即“，那么統(tǒng)計(jì) 包含落在所在事件渠道上的事件在該屬性上的值，得到一個(gè)值的集合valSet，然后如果需 要使用該屬性進(jìn)行劃分，那么將這個(gè)集合進(jìn)行分割，例如分成valSetl和valSet2。valSetl 部分作為分割出去的事件空間在該屬性上的字符串約束，稱(chēng)為類(lèi)型1的字符串約束；另外 一個(gè)渠道在該屬性上的約束該屬性上的約束為valDomain/valSetl，稱(chēng)為類(lèi)型2的字符串 約束，記錄為{valSet2，valD0main/ValSetl}。并且如果有新到來(lái)的事件包含DAste屬性，那 么就把新的值加入到valSet2中，以備以后劃分使用。如果DAste已經(jīng)是事件空間表達(dá)式中的一個(gè)屬性，并且是類(lèi)型1的約束，那么就 直接把集合分割就可以了，分割出來(lái)的屬性都是類(lèi)型1的字符串約束；如果是類(lèi)型2的 約束，表示為{valSet2，valDomain/ValSetl}，那么就從valSet2中分割出來(lái)新的集合 valSet3和valSet4，其中valSet3作為一個(gè)新的渠道在該屬性上的約束，當(dāng)然該約束是屬 于類(lèi)型1的字符串約束，另外一個(gè)渠道在該屬性上的約束就表示為{valSetl valDomain/ (ValSetl U valSet3)}，同樣是類(lèi)型2的字符串約束，并且如果有新到來(lái)的事件包含 性，那么就把新的值加入到valSet4中，以備以后再次劃分使用。有了前面給出的特征屬性的優(yōu)先級(jí)的定義，下面我們說(shuō)明如何使用這些特征屬性 劃分事件空間。假如特征屬性按照優(yōu)先級(jí)排列為DA = {DAp DA2，DAJ，那么在每個(gè)采 樣統(tǒng)計(jì)時(shí)間片T內(nèi)，每個(gè)渠道都對(duì)落入這個(gè)渠道的事件給出一個(gè)記錄<ei，nunii〉，并將所有 的事件記錄保存到一個(gè)隊(duì)列中。事件記錄在這個(gè)隊(duì)列中是有順序的，排在最前面的是在按 照落入這個(gè)渠道的在屬性上值最小的那個(gè)事件，如果兩個(gè)事件在上值相同，那么就 按照下一個(gè)屬性DA2上的值的大小關(guān)系排序，如果仍舊相同則采用下一個(gè)屬性上的值進(jìn)行
18比較，以此規(guī)則，使得所有的事件有序記錄在隊(duì)列中。對(duì)數(shù)值和RFID編碼類(lèi)型的屬性，只需 要比較它們的值的大小就可以了 ；對(duì)于字符串類(lèi)型的屬性，我們就根據(jù)它們字符串值的大 小進(jìn)行排序。numi記錄了事件ei在事件空間上產(chǎn)生的負(fù)載。假如這個(gè)事件隊(duì)列為{<ei，numi>, <e2，num2>, <en，numn>}，那么可以知道，渠道
ch上的總負(fù)載LD。h = E nmv如果需要?jiǎng)澐殖鋈サ呢?fù)載為A LD，并且|| <。
i=\
那么前k個(gè)事件就是我們需要?jiǎng)澐殖鋈サ哪切?，它們?cè)贒A = {DAp DA2，. . .，DAJ上的屬性 約束構(gòu)成的子空間就是我們要?jiǎng)澐殖鋈サ目臻g的大小。而且，我們可以從DA選擇出來(lái)劃分 屬性如果前k個(gè)事件是需要?jiǎng)澐殖鋈サ哪切?，我們找到一個(gè)值j，滿(mǎn)足1 <= j < = m，并 且對(duì)于任何i，i < j，事件ek與ek+1在第i個(gè)屬性上的值相等，在第j個(gè)屬性上的值不相等。 那么選擇SDA= {DA1,...,DAJ}這個(gè)集合作為劃分屬性。如果劃分屬性是數(shù)值或者RFID編 碼數(shù)據(jù)類(lèi)型，直接根據(jù)ek在這個(gè)屬性上的數(shù)值分割事件渠道；如果劃分屬性是字符串類(lèi)型， 那么就將e2,...,ek事件在這個(gè)屬性上的值放入一個(gè)集合strSet，然后根據(jù)這個(gè)集合劃 分事件渠道，具體操作為，對(duì)于strSet中的每一個(gè)字符串str，如果事件渠道上在這個(gè)屬性 上的約束(也表示成了一個(gè)字符串集合valSet)包含了 str，那么就將str從valSet中刪 除，并且把str加入到分割出的新事件渠道的約束集合valSet’中。下面我們給出一個(gè)分割渠道的例子，DA = {a, b}，并且a的優(yōu)先級(jí)比b的高，渠道 表示為ch = {a G
，b G [50，80]}，T時(shí)間內(nèi)落在該事件渠道上的事件記錄如下<ei={a =10，b=50}，3>
<e2={a =15，b=50}，1>
<e3={a =20，b=60}，5>
<e4={a =20，b=60}，5>
<e5={a =40，b=65}，2>
<e6={a =50，b=65}，4>
<e7={a =70，b=70}，2>
<e8={a =90，b=80}，6>那么可以得到在T時(shí)間內(nèi)渠道上的負(fù)載為L(zhǎng)D = 28，如果要?jiǎng)澐殖龅呢?fù)載為A LD
=14。由于=14，所以，將前四個(gè)事件(ei，e2, e3, e4)作為新的事件空間中的屬性，
而且在這個(gè)例子中，只需要?jiǎng)澐謱傩詀的值域就可以了，可以把ch分割成為兩個(gè)渠道eh = {a G
，bG [50，80]}和 ch2 = {a G [21,100],b G [50，80]}。在這個(gè)例子當(dāng)中，如 果<e5 = {a = 20,b = 65，2>，那么我們除了使用a屬性之外，還需要使用b值進(jìn)行劃分；在 更加特殊的情況下，如果所有的事件在屬性a上的值都相等，那么我們就選擇b屬性作為唯 一的劃分屬性。另外還有可能出現(xiàn)的極端情況是，假如到來(lái)的事件都是同一個(gè)事件，那么無(wú)法選 擇任何屬性作為渠道分割的屬性，并且無(wú)論怎樣分割渠道都不可能平衡負(fù)載。在這個(gè)事件 分布非常極端的情況下，可以采取渠道復(fù)制的方式，將整個(gè)渠道復(fù)制到其他的服務(wù)器上去， 并且標(biāo)記為該渠道已經(jīng)被復(fù)制和復(fù)制的目標(biāo)服務(wù)器；在新的事件到達(dá)時(shí)，使用一個(gè)隨機(jī)函 數(shù)隨機(jī)選擇一個(gè)服務(wù)器作為服務(wù)器，通過(guò)這種方式進(jìn)行負(fù)載平衡。
下面介紹如何合并事件渠道。如果已知特征屬性結(jié)合DA = {DA:, DA2，... , DAJ，也根據(jù)渠道中的事件空的各個(gè) 特征屬性的值進(jìn)行排序。對(duì)于數(shù)值和RFID編碼類(lèi)型屬性，可以按照區(qū)間范圍的低值進(jìn)行 排序，對(duì)于字符串類(lèi)型，由于它的表示方式是集合類(lèi)型，所以可以不管它的順序，默認(rèn)類(lèi)型1 的字符串約束優(yōu)先級(jí)高于類(lèi)型2的。如果在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器上的某個(gè)渠道ch在連 續(xù)n個(gè)時(shí)間片內(nèi)的負(fù)載值都小于某一個(gè)限定的值，那么我們就可以將它與在排序中的鄰居 渠道進(jìn)行合并；如果在負(fù)載轉(zhuǎn)移過(guò)程中，需要從服務(wù)器上轉(zhuǎn)移出去多個(gè)渠道，也可以將這些 需要轉(zhuǎn)移出去的渠道進(jìn)行合并。例如兩個(gè)相鄰的事件渠道的事件空間Esl = {a G [10，20]}，Es2 = {a G [21,50]} 可以合并成一個(gè)新的渠道，它的事件空間表示為Es= {aG [10,50]} 0對(duì)于字符串類(lèi)型，可 以看做是集合的合并。在本發(fā)明中規(guī)定事件空間只能劃分為連續(xù)的區(qū)域，所以如果在試圖合并兩個(gè)渠道 的事件空間時(shí)，如果合并出來(lái)的區(qū)域并不連續(xù)，那么就不能合并這兩個(gè)渠道，例如如果Es2 ={a g [30，50]}，就不能跟￡31 = {a G [10，20]}合并。[12].下面介紹負(fù)載調(diào)度算法。負(fù)載調(diào)度算法的目標(biāo)是綜合f\ f4四個(gè)因素，得出一個(gè)比較優(yōu)的渠道轉(zhuǎn)移方案。 選擇出一個(gè)較好的渠道轉(zhuǎn)移策略的過(guò)程分為兩步，第一步根據(jù) 其中
選擇出接收負(fù)載的服務(wù)器；第二步根據(jù)rank2(w2, g" gj, chik) = a f1 (gi, gj, chik) + & f3(gi, gj, chik) + y f4(gi, g」, chik) (10)選擇出gi上應(yīng)該轉(zhuǎn)移的渠道。其中co G
和 a，旦，y (a ,旦，y G
, a+^ + y =1)是權(quán)重系數(shù)。 第一步中并沒(méi)有考慮4使用的渠道，而是使用avg(gi)作為計(jì)算ran、的一個(gè)參數(shù)。上述 兩個(gè)式子計(jì)算出的值都限制在(0，1)區(qū)間，得到的值越大，表明級(jí)別越高。第二步通過(guò)使用 已選擇出來(lái)的負(fù)載接收服務(wù)器，選擇出gi上需要轉(zhuǎn)移的事件渠道，這時(shí)同時(shí)考慮了轉(zhuǎn)移該 渠道后對(duì)負(fù)載平衡的影響、負(fù)載轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)和訂閱就近放置三個(gè)方面的因素。同時(shí)需要注意 的是，在第二步的時(shí)候可能涉及到渠道的分割。在第一步計(jì)算時(shí)，設(shè)置了一個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列candidatejist用于選擇負(fù)載接收服 務(wù)器，candidate_list的大小就是最多選擇的接收服務(wù)器的數(shù)目。首先根據(jù)rank:式子，計(jì) 算出在uNodeList中服務(wù)器的等級(jí)值，根據(jù)計(jì)算出的等級(jí)高低放入candidatejist，然后 從candidatejist選擇第一個(gè)服務(wù)器(其級(jí)別最高)作為負(fù)載接收服務(wù)器&。然后檢查 如果將gi上負(fù)載最小的渠道轉(zhuǎn)移至g^上，gj是否會(huì)變成負(fù)載過(guò)重。如果不會(huì)負(fù)載過(guò)重，那 么就進(jìn)入第二步，檢查每一個(gè)候選服務(wù)器，并根據(jù)rank2計(jì)算出來(lái)的值，選擇出需要轉(zhuǎn)移的 渠道。如果在第一步時(shí)，發(fā)現(xiàn)如果將gi上負(fù)載最小的渠道轉(zhuǎn)移至g^上，如果g^變成負(fù)載過(guò)重，那么就必須要進(jìn)行渠道的分割操作了，另外，如果在第二步計(jì)算rank2時(shí)，在計(jì)算時(shí)， 如果找不到任何渠道chik，滿(mǎn)足dikE(0,2(p)，也需要進(jìn)行渠道分割操作。在選擇出負(fù)載接收服務(wù)器和可以轉(zhuǎn)移的渠道之后，負(fù)載移出服務(wù)器就向負(fù)載接 收服務(wù)器發(fā)送負(fù)載轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，試圖與之建立負(fù)載轉(zhuǎn)移會(huì)話。如果負(fù)載接收服務(wù)器回復(fù)可 以接收負(fù)載，那么負(fù)載轉(zhuǎn)移會(huì)話建立，將事件渠道以及與之相關(guān)的訂閱由負(fù)載移出服務(wù)器 轉(zhuǎn)移到負(fù)載接收服務(wù)器；如果負(fù)載接收服務(wù)器不能接收負(fù)載，那么負(fù)載移出服務(wù)器將會(huì)從 candidatejist中選擇出來(lái)下一個(gè)服務(wù)器作為負(fù)載接收服務(wù)器，并且計(jì)算出可以轉(zhuǎn)移出去 的渠道，繼續(xù)向新的負(fù)載接收服務(wù)器發(fā)送負(fù)載轉(zhuǎn)移請(qǐng)求。[13].下面介紹本發(fā)明中負(fù)載調(diào)度的全部過(guò)程描述。1當(dāng)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)自己負(fù)載過(guò)重時(shí)(并且以一定的概率得出自己可以執(zhí)行負(fù)載調(diào)度 過(guò)程)，首先將自己的狀態(tài)置為BUSY，表明它正處在負(fù)載調(diào)度過(guò)程中，并且生成本地渠道表 的一份副本charmellist。注意在更新本地和全局路由表操作之前，負(fù)載移出服務(wù)器的本 地渠道表和全局路由表都保持不變。2負(fù)載移出服務(wù)器開(kāi)始調(diào)用rar^函數(shù)，計(jì)算candidatejist。在使用ranki計(jì)算 candidate_list時(shí)，如果channel_list中只有唯一的一個(gè)事件渠道ch，那么必定需要分割 ch。如果要分割ch，則將ch從charmlejist中刪除，然后按照它的負(fù)載值分割成幾乎相等 的兩部分的標(biāo)準(zhǔn)分割，生成兩個(gè)新的渠道ch和ch2，將這個(gè)分割信息記錄在一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) splitlnfos中。splitlnfos中的每一項(xiàng)是被分割的渠道的id到渠道分割信息ChSplitlnfo 的一個(gè)映射，每一個(gè)ChSplitlnfo中記錄著被分割的父渠道和由此渠道分割出來(lái)的兩個(gè)子 渠道。另外，為了使用方便，同時(shí)將ch:和ch2放入集合newedCharmels中，如果ch已經(jīng)存 在于newedChannels中，那么就把ch從中刪除。3如果candidate_list不為空，那么從candidate_list選擇出來(lái)第一個(gè)服務(wù)器作 為負(fù)載接收服務(wù)器(這個(gè)服務(wù)器的級(jí)別最高)，并將其從隊(duì)列中刪除，向其發(fā)送負(fù)載轉(zhuǎn)移請(qǐng) 求消息。如果candidatejist為空，說(shuō)明沒(méi)有任何服務(wù)器可以作為負(fù)載接收服務(wù)器，負(fù)載 平衡過(guò)程不能繼續(xù)下去，那么負(fù)載移出服務(wù)器將自己的狀態(tài)由BUSY置為OVERLOADED，終止 負(fù)載平衡過(guò)程，繼續(xù)等待下一次負(fù)載平衡的機(jī)會(huì)。4服務(wù)器接收到負(fù)載轉(zhuǎn)移請(qǐng)求消息后，如果服務(wù)器處于UNDERLOADED狀態(tài)，那么 它可以接受負(fù)載，就回復(fù)消息給負(fù)載移出服務(wù)器，說(shuō)明它可以作為負(fù)載接收服務(wù)器，并將自 己的狀態(tài)設(shè)置為BUSY，說(shuō)明它正參與負(fù)載調(diào)度過(guò)程；如果服務(wù)器處于BUSY、OVERLOADED、 STABLE等狀態(tài)時(shí)，則說(shuō)明不能接收更多的負(fù)載，那么就回復(fù)消息給負(fù)載移出服務(wù)器，說(shuō)明它 不能作為負(fù)載接收服務(wù)器。5負(fù)載移出服務(wù)器接收到負(fù)載請(qǐng)求消息的回復(fù)消息后，那么它將5. 1如果回復(fù)消息的服務(wù)器不能作為負(fù)載接收服務(wù)器，那么繼續(xù)3。5. 2如果回復(fù)消息的服務(wù)器可以作為負(fù)載接收服務(wù)器，那么將選定此服務(wù)器作為 負(fù)載接收服務(wù)器，并且選擇合適的渠道作為負(fù)載接收渠道的階段。在這個(gè)階段，將調(diào)用1^1^2函數(shù)，在1^1^2函數(shù)中，將調(diào)用&和&。在&的計(jì)算 時(shí)將計(jì)算出最佳的負(fù)載移出量，即推導(dǎo)過(guò)程中給出的9值。根據(jù)計(jì)算出各個(gè)事件渠道 的優(yōu)先級(jí)，并按照優(yōu)先級(jí)由高到低進(jìn)行排列，放入這個(gè)一個(gè)候選渠道隊(duì)列ch_candidate_ list (注意，在1中如果負(fù)載移出服務(wù)器上只有1個(gè)事件渠道的情況下，已經(jīng)發(fā)生了，如果從ch_candidate_list中的找不出前k個(gè)事件渠道，滿(mǎn)足I ^(load on ch,)-(p\< alpha，其
M
中alpha是允許的誤差值，可以取0.1*9，那么就需要對(duì)某些渠道進(jìn)行分割，這時(shí)候必然存在 k k+\
<p-YjLD、ch；) > alpha，Y,LDichi)~(P> alPha，那么就分割 ch—candidate—list 中第 k+1 /=i /=i
個(gè)渠道油，其中分成一部分負(fù)載為供-^>/)(戲)，分給出來(lái)的兩個(gè)新的渠道chl和ch2，同
i=\
樣的將ch從channel_list中刪除，同時(shí)更新splitlnfos和newedChannels兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)
構(gòu)，記錄渠道分割信息。然后再次調(diào)用函數(shù)，更新ch_candidate_list，直到可以從ch_
k
candidate—list中的找不出前k個(gè)事件渠道，滿(mǎn)足| ^(/o^ on戲)—爐，否則繼
i=l
續(xù)向前面一樣分割事件渠道。這樣，根據(jù)，可以對(duì)每一個(gè)待選的事件渠道給出對(duì)應(yīng)的優(yōu)
先級(jí)值，同樣經(jīng)過(guò)f3，也對(duì)每一個(gè)待選的事件渠道給出對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)值。經(jīng)過(guò)rant計(jì)算
之后，得到每一個(gè)事件渠道的選擇優(yōu)先級(jí)別隊(duì)列l(wèi)oCalCh_Candidate_liSt，從l0calch_
k
candidate list中的找出前k個(gè)事件渠道，滿(mǎn)足[(/oad 戲)-刮)，其中就是 beta是允許的誤差值，這k個(gè)事件渠道就是要轉(zhuǎn)移出去的渠道，記錄在transferCharmels
隹入由 朱口 T o6負(fù)載移出服務(wù)器向負(fù)載接收服務(wù)器轉(zhuǎn)移渠道和負(fù)載。6. 1負(fù)載移出服務(wù)器向負(fù)載接收服務(wù)器發(fā)送渠道轉(zhuǎn)移消息。負(fù)載移出服務(wù)器將選 擇出來(lái)的轉(zhuǎn)移渠道包裝在一個(gè)渠道轉(zhuǎn)移消息內(nèi)，發(fā)送至負(fù)載接收服務(wù)器，負(fù)載接收服務(wù)器 在接收到該消息后，將會(huì)在其localTable中添加轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的渠道，在渠道建立成功之后將 會(huì)給負(fù)載移出服務(wù)器發(fā)送渠道建立成功的回復(fù)。6. 2負(fù)載移出服務(wù)器在接收到負(fù)載接收服務(wù)器的渠道建立成功消息之后，將會(huì)發(fā) 送訂閱轉(zhuǎn)移消息，把屬于轉(zhuǎn)移渠道的那些訂閱發(fā)送到負(fù)載接收服務(wù)器上，在發(fā)送的消息中， 還包含了這些訂閱屬于哪些渠道的信息。負(fù)載接收服務(wù)器收到訂閱轉(zhuǎn)移消息后，將會(huì)在訂 閱屬于的那些渠道中添加這些訂閱，在訂閱添加成功后將向負(fù)載移出服務(wù)器發(fā)送訂閱轉(zhuǎn)移 完成消息。7負(fù)載移出服務(wù)器更新本地的localTable和routingTable。負(fù)載移出服務(wù)器 在接收到轉(zhuǎn)移訂閱已經(jīng)在負(fù)載接收服務(wù)器上建立完成之后，它開(kāi)始更新本地事件渠道表 localTable和全局路由表routingTable。首先負(fù)載移出服務(wù)器將根據(jù)選擇出來(lái)的轉(zhuǎn)移渠 道transferChannels以及渠道分割信息記錄(splitlnfos和newedChannels)計(jì)算出5個(gè) 集合，包括l0CalAdd，是需要在localTable中添加的渠道(某些本地渠道被分割后仍然放 置在本地的那些渠道)；localDel，是需要在localTable中刪除的渠道(已經(jīng)被分割或者 已經(jīng)被轉(zhuǎn)移)；globalAdd是需要從routingTable中添加的渠道(由于渠道分割而新生成 的渠道)；globalUpdate，是需要在routingTable中更新的渠道(它們的放置位置發(fā)生了 變化)；globalDel，是需要在routingTable中刪除的渠道(它們已經(jīng)被分割，不再存在)。 使用這5個(gè)集合分別更新本地的localTable和routingTable。更新的過(guò)程將對(duì)兩個(gè)表加 鎖，此時(shí)不能進(jìn)行與這兩個(gè)表相關(guān)的操作。
8負(fù)載移出服務(wù)器在更新完localTable和routingTable后，將那些已經(jīng)被轉(zhuǎn)移出 去的訂閱，并且不再說(shuō)任何本地渠道表中的訂閱從本地服務(wù)器上清除。9負(fù)載移出服務(wù)器將globalAdd、globalUpdate和globalDel集合包裝成為全局 路由表更新消息，發(fā)送給所有的其他服務(wù)器，使其能夠更新自己的routingTable。10網(wǎng)絡(luò)中的其他服務(wù)器接收到全局路由表更新的消息之后，更新本地 的routingTab 1 e。更新的過(guò)程會(huì)對(duì)routingTab 1 e加鎖，這樣新來(lái)的消息將不能查 routingTable，直到更新完成。注意到不參與負(fù)載平衡過(guò)程的服務(wù)器只是自己本地的 routingTable,不需要更新本地的localTable，而負(fù)載接收服務(wù)器同樣也只需要更新本地 的routingTable，不需要更新本地渠道表localTable，因?yàn)樵谒幚砬擂D(zhuǎn)移消息的時(shí)候 本地localTable，將轉(zhuǎn)移的渠道添加了進(jìn)去。服務(wù)器在更新完成之后，向負(fù)載移出服務(wù)器發(fā) 送事件空間更新完成消息。10負(fù)載移出服務(wù)器接收到所有服務(wù)器的全局路由表更新完成消息之后，向負(fù)載接 收服務(wù)器發(fā)送負(fù)載平衡過(guò)程完成消息，通知其負(fù)載平衡過(guò)程結(jié)束。負(fù)載移出服務(wù)器將本地 負(fù)載狀態(tài)由BUSY設(shè)置為STABLE，結(jié)束負(fù)載平衡過(guò)程。11負(fù)載接收服務(wù)器接收到負(fù)載完成消息后，將自己的負(fù)載狀態(tài)由BUSY設(shè)置為 STABLE。[14]下面介紹本發(fā)明的全部消息類(lèi)型及其處理。本發(fā)明有如下16種類(lèi)型的消息1、RoutingTablelnit消息，路由表初始化消息。在系統(tǒng)初始化時(shí)，由初始化 服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)中的其他所有服務(wù)器發(fā)送，用于初始化接收該消息的服務(wù)器的全局路 由表 routingTable 和本地渠道表 localTable。消息格式為(RoutingTablelnit routingTable)，其中routingTable為全局路由表，包括了全部的渠道到服務(wù)器的放置位 置映射信息。2、ReplyRoutingTablelnit消息，確認(rèn)全局路由表已經(jīng)在服務(wù)器中創(chuàng)建 完畢。這個(gè)消息是服務(wù)器對(duì)IteplyRoutingTablelnit消息的回復(fù)。消息格式為 (ReplyRoutingTablelnit )，由于這個(gè)消息只是一個(gè)確認(rèn)信息，在服務(wù)器接收到 RoutingTablelnit消息并建立好全局路由表和本地渠道表后，通知初始化服務(wù)器建立完 成，所以消息體中不必包含其他內(nèi)容。3、Subscription消息，訂閱消息。表示一個(gè)訂閱請(qǐng)求，消息格式為 (Subscription :subExp, subscriber, dispatchSign, chID),其中 subExp 是訂閱的字符串 形式，subscriber是訂閱者的標(biāo)識(shí)，dispatchSign是訂閱處理的標(biāo)記，可取SUBSCRIBE_NEW 或SUBSCRIBE_DISPATCHED，chID是渠道標(biāo)記。如果訂閱消息是從訂閱者直接發(fā)送過(guò)來(lái)的， 那么dispatchSign的取值為SUBSCRIBE_NEW，chID標(biāo)記無(wú)意義，接入服務(wù)器在接收到這樣 的消息后，將查詢(xún)?nèi)致酚杀韗outingTable，進(jìn)而確定出訂閱應(yīng)該由哪些渠道處理，如果渠 道在本地，則在本地處理該訂閱，如果需要轉(zhuǎn)發(fā)到在其他服務(wù)器上的渠道進(jìn)行處理，則生成 新的訂閱消息，并將dispatchSign設(shè)置為SUBSCRIBE_DISPATCHED，將chID設(shè)置為該訂閱屬 于的那個(gè)渠道的id ；如果訂閱消息是從網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器傳來(lái)的，則該訂閱消息必定是 dispatchSign為SUBSCRIBE_DISPATCHED，在chID中已經(jīng)包含了該訂閱屬于的本地渠道，則 直接將該訂閱交由本地渠道進(jìn)行處理。特殊的情況是，如果渠道所在的服務(wù)器正在處于負(fù) 載平衡過(guò)程中，并且是負(fù)載移出服務(wù)器，那么該訂閱消息將不會(huì)被渠道處理，將生成一個(gè)重傳消息Reforward，具體操作將在下面Reforward消息的介紹中給出。4、UnSubscription消息，取消訂閱消息。表示取消訂閱請(qǐng)求，消息格式為 (UnSubscription :unsubExp, unsubscriber, dispatchSign, chID),其中 unsubExp 是訂 閱的字符串形式，unsubscriber是訂閱者的標(biāo)識(shí)，dispatchSign是訂閱處理的標(biāo)記，可 取UNSUBSCRIBE_NEW或UNSUBSCRIBE_DISPATCHED，chID是渠道標(biāo)記。如果取消訂閱消息 是從訂閱者直接發(fā)送過(guò)來(lái)的，那么dispatchSign的取值為UNSUBSCRIBE_NEW，chID標(biāo)記 無(wú)意義，接入服務(wù)器在接收到這樣的消息后，將查詢(xún)?nèi)致酚杀韗outingTable，進(jìn)而確定 出該取消訂閱消息應(yīng)該由哪些渠道處理，如果渠道在本地，則在本地處理該訂閱，如果需 要轉(zhuǎn)發(fā)到在其他服務(wù)器上的渠道進(jìn)行處理，則生成新的取消訂閱消息，并將dispatchSign 設(shè)置為UNSUBSCRIBE_DISPATCHED，將chID設(shè)置為該訂閱屬于的那個(gè)渠道的id ；如果取 消訂閱消息是從網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器傳來(lái)的，則該取消訂閱消息必定是dispatchSign為 UNSUBSCRIBE_DISPATCHED,在chID中已經(jīng)包含了該訂閱屬于的本地渠道，則直接將該取消 訂閱消息交由本地渠道進(jìn)行處理。特殊的情況是，如果渠道所在的服務(wù)器正在處于負(fù)載平 衡過(guò)程中，并且是負(fù)載移出服務(wù)器，那么該取消訂閱消息將不會(huì)被渠道處理，將生成一個(gè)重 傳消息Reforward，具體操作將在下面Reforward消息的介紹中給出。5、Event消息，事件消息。表示事件消息的到達(dá)，消息格式為(Event :eventExp, dispatchSign，chID)，其中eventExp是訂閱的字符串形式，dispatchSign是事件處理的標(biāo) 記，可取EVENT_NEW或EVENT_DISPATCHED，chID是渠道標(biāo)記。如果取事件消息是從發(fā)布者 直接發(fā)送過(guò)來(lái)的，那么dispatchSign的取值為EVENT_NEW，chID標(biāo)記無(wú)意義，接入服務(wù)器在 接收到這樣的消息后，將查詢(xún)?nèi)致酚杀韗outingTable，進(jìn)而確定出該事件應(yīng)該由哪個(gè)渠 道處理，如果渠道在本地，則在本地處理該事件，如果需要轉(zhuǎn)發(fā)到在其他服務(wù)器上的渠道進(jìn) 行處理，則生成新的事件消息，并將dispatchSign設(shè)置為EVENT_DISPATCHED，將chID設(shè)置 為該事件屬于的那個(gè)渠道的id ；如果事件消息是從網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器傳來(lái)的，則該訂閱 消息必定是dispatchSign為EVENT_DISPATCHED，在chID中已經(jīng)包含了該事件屬于的本地 渠道，則直接將該事件交由本地渠道進(jìn)行處理。特殊的情況是，如果渠道所在的服務(wù)器正在 處于負(fù)載平衡過(guò)程中，并且是負(fù)載移出服務(wù)器，那么該事件消息將不會(huì)被渠道處理，將生成 一個(gè)重傳消息Reforward，具體操作將在下面Reforward消息的介紹中給出。6、LIEM(Load Information Exchange Message)消息，負(fù)載信息交換消息。各個(gè) 服務(wù)器每隔一段時(shí)間向所有其他服務(wù)器通過(guò)LIEM發(fā)送自己的信息。消息格式為(LIEM: brokerlD, brokerStatus, brokerD, brokerDC),其中，brokerlD 為發(fā)送月艮務(wù)器的標(biāo)識(shí)； brokerStatus為當(dāng)前發(fā)送服務(wù)器所處狀態(tài)，取值為UNDERLOADED、STABLE、OVERLOADED或者 BUSY ；brokerD為服務(wù)器的負(fù)載值，brokerDC為服務(wù)器的負(fù)載水平值。7,RequestLoadBanlance消息，請(qǐng)求負(fù)載平衡消息。由負(fù)載移出服務(wù)器發(fā)出，詢(xún)問(wèn) 可作為負(fù)載接收服務(wù)器的候選節(jié)點(diǎn)是否可以接收負(fù)載，執(zhí)行負(fù)載平衡過(guò)程。這個(gè)消息是當(dāng) 服務(wù)器負(fù)載過(guò)重且監(jiān)控機(jī)制允許其發(fā)起負(fù)載平衡過(guò)程時(shí)發(fā)送，對(duì)方節(jié)點(diǎn)是在ran、函數(shù)中 計(jì)算得到。格式為(RequestLoadBanlance :brokerD，brokerDC)，其中 brokerD 是負(fù)載移 出服務(wù)器的負(fù)載，brokerDC是負(fù)載移出服務(wù)器的負(fù)載水平，用于接收服務(wù)器確認(rèn)自己是否 可以參與負(fù)載平衡過(guò)程。8、ReplyRequestLoadBanlance 消息，對(duì) RequestLoadBanlance 請(qǐng)求的回復(fù)消息。消息格式為(R印lyRequestLoadBanlance :status)，其中status為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所處狀態(tài)，如 果status的取值為UNDERLOADED，則說(shuō)明該服務(wù)器可以作為負(fù)載接收服務(wù)器，如果負(fù)載接 收服務(wù)器接收到了這樣的消息后，則可以與負(fù)載接收服務(wù)器之間建立負(fù)載平衡會(huì)話，進(jìn)行 進(jìn)一步的操作；否則，則說(shuō)明該服務(wù)器本身正處在其他服務(wù)器的負(fù)載平衡過(guò)程或者負(fù)載過(guò) 重，不適合接收新的負(fù)載平衡請(qǐng)求，負(fù)載移出服務(wù)器接收到這樣的回復(fù)消息后，將向下一個(gè) 候選服務(wù)器發(fā)送RequestLoadBanlance消息。9、ChannelTransfer消息，渠道轉(zhuǎn)移消息。由負(fù)載移出服務(wù)器向負(fù)載接收服務(wù)器 發(fā)送，表示服務(wù)器間進(jìn)行渠道轉(zhuǎn)移。格式為(ChannelTransfer channels)，其中channels 是轉(zhuǎn)移渠道的信息集合，每個(gè)渠道信息包括渠道的標(biāo)識(shí)和渠道的表示。lO.RelplyChannelTransfer消息，渠道轉(zhuǎn)移消息的回復(fù)消息。由負(fù)載接收服務(wù)器 在接收到ChannelTransfer消息并在本地建立渠道表localTable中建立完新的渠道后向 負(fù)載移出服務(wù)器發(fā)送。消息格式為(RelplyChannelTransfer :r印lySign，channel IDs), 其中r印lySign為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)渠道建立是否成功的表示，其值為REPLY_SUCCESS (渠道建立成 功)或REPLY_FAIL(渠道建立失敗)兩種形式；charmellDs為負(fù)載接收服務(wù)器在本地建立 的若干渠道的標(biāo)識(shí)信息集合。11、SubscriptionMove消息，轉(zhuǎn)移訂閱消息。這個(gè)消息是負(fù)載移出服務(wù)器 收到RelplyChannelTransfer消息，確認(rèn)了相應(yīng)渠道已經(jīng)在負(fù)載接收服務(wù)器建立成 功后，將渠道對(duì)應(yīng)的訂閱信息進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)發(fā)送的。消息格式為(SubscriptionMove subscriptionType, chSubSet)，其中subscriptionType為訂閱基本格式信息，標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)移的 是原子訂閱還是復(fù)合訂閱；chSubSet包含了相應(yīng)渠道的標(biāo)識(shí)該渠道對(duì)應(yīng)的所有訂閱。12、R印lySubscriptionMove 消息，SubscriptionMove 消息的回復(fù)消息。由負(fù)載接 收服務(wù)器向負(fù)載移出服務(wù)器發(fā)送，用于確認(rèn)發(fā)送過(guò)來(lái)的訂閱在本地已經(jīng)創(chuàng)建完畢。消息格 式為(R印lySubscriptionMove )，由于這個(gè)消息只是一個(gè)確認(rèn)信息，所以不必包含其他 內(nèi)容。負(fù)載移出服務(wù)器在接收到負(fù)載接收服務(wù)器將訂閱建立成功的消息之后，將更新本地 的渠道表localTable和存放在本地的全局路由表routingTable。13、UpdateRoutingTable消息，更新全局路由表消息。由負(fù)載移出服務(wù)器在收到 R印lySubMove消息，確認(rèn)需要轉(zhuǎn)移出的訂閱已經(jīng)在負(fù)載接收服務(wù)器創(chuàng)建成功后，并更新完 本地的localTable和routingTable后，向網(wǎng)絡(luò)中的所有其他服務(wù)器發(fā)送的全局路由表更 新請(qǐng)求。消息格式為(UpdateRoutingTable :deleteChs，updateChs)，其中 deleteChs 為 應(yīng)該在接收方服務(wù)器routingTable中刪除的渠道信息；updateChs為經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)移過(guò)程后應(yīng)該 在路由表中更新的渠道信息，包括新建立的渠道(直接添加)和重定向的渠道(渠道的放 置位置發(fā)生了變化，更新放置的服務(wù)器)。14、ReplyUpdateGlobal消息，確認(rèn)全局路由表已經(jīng)更新的消息，接收到 UpdateRoutingTable的服務(wù)器向負(fù)載移出服務(wù)器發(fā)送，表明服務(wù)器已經(jīng)更新完全局路由 表。消息格式為(R印lyUpdateGlobal )，由于這個(gè)消息只是一個(gè)確認(rèn)信息，所以不必包含 其他內(nèi)容。15XompleteLoadBalance消息，負(fù)載平衡過(guò)程結(jié)束的消息。負(fù)載移出服務(wù)器接收 到所有其他節(jié)點(diǎn)路由表更新的確認(rèn)后，向負(fù)載接收服務(wù)器發(fā)送，接負(fù)載接收服務(wù)器收到后 自行將服務(wù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換為STABLE。消息格式為(CompleteLoadBalance )，由于這個(gè)消息只是一個(gè)確認(rèn)信息，所以不必包含其他內(nèi)容。16,Reforward消息，負(fù)載平衡過(guò)程中消息重傳請(qǐng)求。這個(gè)消息是保證負(fù)載平衡過(guò) 程正確性的關(guān)鍵。負(fù)載移出服務(wù)器在負(fù)載平衡過(guò)程中，如果接收到訂閱、取消訂閱或事件消 息應(yīng)該被其本地渠道處理，并且屬于需要轉(zhuǎn)移的事件渠道，那么這些消息也可能需要被負(fù) 載接收服務(wù)器處理，以保證在負(fù)載接收服務(wù)器上不丟失任何信息，這時(shí)候負(fù)負(fù)載移出服務(wù) 器需要根據(jù)其所處的負(fù)載平衡過(guò)程階段進(jìn)行分別處理。在負(fù)載平衡過(guò)程中，標(biāo)識(shí)出三個(gè)重 要的時(shí)間點(diǎn)，首先是負(fù)載平衡開(kāi)始時(shí)刻記為<1>時(shí)刻，其次是渠道轉(zhuǎn)移完成時(shí)刻(這時(shí)需要 轉(zhuǎn)移的事件渠道已經(jīng)在負(fù)載接收服務(wù)器建立)記為<2>時(shí)刻，最后是渠道相關(guān)的訂閱轉(zhuǎn)移 完成的時(shí)刻(這時(shí)訂閱已經(jīng)在負(fù)載接收服務(wù)器建立，并且負(fù)載移出服務(wù)器的本地渠道表和 全局路由表已經(jīng)更新完成)記為<3>時(shí)刻。<1>時(shí)刻和<3>時(shí)刻之間是負(fù)載平衡過(guò)程的主 要時(shí)間階段，在這段時(shí)間內(nèi)，負(fù)載移出服務(wù)器對(duì)接收到的屬于轉(zhuǎn)移渠道的訂閱、取消訂閱和 事件消息需要特殊考慮在<1>時(shí)刻到<2>時(shí)刻之間，負(fù)載移出服務(wù)器仍然可以正常的處理訂閱、取消訂閱 和事件消息，因?yàn)樵谪?fù)載移出服務(wù)器上的渠道并沒(méi)有受到負(fù)載平衡過(guò)程的影響。但是此時(shí) 由于轉(zhuǎn)移渠道還沒(méi)有在負(fù)載接收服務(wù)器上建立，所以屬于負(fù)載接收服務(wù)器的這些渠道的暫 時(shí)不能進(jìn)行訂閱添加、取消操作，需要對(duì)新來(lái)的與轉(zhuǎn)移渠道相關(guān)的訂閱、取消訂閱消息在負(fù) 載移出服務(wù)器上記錄，在<2>時(shí)刻將這些消息包裝成為Reforward消息重傳給負(fù)載接收服 務(wù)器。這個(gè)時(shí)候由于本地訂閱未發(fā)生轉(zhuǎn)移，事件消息仍然可以到來(lái)可以類(lèi)似負(fù)載平衡過(guò)程 前在本地進(jìn)行進(jìn)行正確處理，而且不需要保存并重傳至負(fù)載接收服務(wù)器。在<2>時(shí)刻和<3>時(shí)刻之間，由于需要轉(zhuǎn)移的渠道已經(jīng)在對(duì)方節(jié)點(diǎn)建立，并且負(fù)載 移出服務(wù)器在<2>時(shí)刻接收到渠道建立成功消息之后就立刻發(fā)送訂閱轉(zhuǎn)移消息，將與轉(zhuǎn)移 渠道相關(guān)的訂閱發(fā)送給負(fù)載接收服務(wù)器，并且如果有在<1>與<2>時(shí)刻之間需要重傳的訂 閱、取消訂閱消息，那么在發(fā)送完轉(zhuǎn)移訂閱消息之后，就將這些消息組織成為Reforward消 息進(jìn)行重傳。之后，與屬于轉(zhuǎn)移渠道的訂閱、取消訂閱、事件消息可以直接重傳到相應(yīng)節(jié)點(diǎn) 上進(jìn)行處理，并且由于消息是按照到達(dá)序列順序發(fā)送的，亦可以保證消息的正確處理順序。Reforward 消息格式為(Reforward :chID，messages)，其中 chID 表示該訂閱、 取消訂閱或者事件消息屬于的渠道的標(biāo)識(shí)，messages可能為一條消息也可能為多條消 息，其中每條消息格式為(sign，message_prefiX)，其中sign為消息類(lèi)型標(biāo)志，取值范 圍為 SUBSCRIBE_MESSAGE (訂閱消息)，UNSUBSCRIBE_MESSAGE (取消訂閱消息)，EVENT_ MESSAGE (事件消息)；message_pref ix為消息體，如果為訂閱消息或是取消訂閱消息，那么 這其中還包含訂閱者的標(biāo)識(shí)。
2權(quán)利要求
一種發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，其特征在于，該系統(tǒng)包括由多個(gè)服務(wù)器組成的對(duì)等覆蓋網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)服務(wù)器均作為接入服務(wù)器接收訂閱和事件信息，并通過(guò)全局路由表確定該信息所屬的事件渠道后將其轉(zhuǎn)發(fā)至該事件渠道進(jìn)行處理；所述動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法包括負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器從本地選擇轉(zhuǎn)移負(fù)載并在其他服務(wù)器中選擇負(fù)載接收服務(wù)器，將該轉(zhuǎn)移負(fù)載發(fā)送至該負(fù)載接收服務(wù)器。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，其特征在于，服務(wù)器保存 本地渠道表和全局路由表，本地渠道表記錄服務(wù)器本地的事件渠道全局路由表記錄事件渠 道在服務(wù)器上的放置位置。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，其特征在于，負(fù)載接收服 務(wù)器收到轉(zhuǎn)移負(fù)載后，若該轉(zhuǎn)移負(fù)載的訂閱或事件消息屬于本地渠道，則直接將該轉(zhuǎn)移負(fù) 載交給該本地渠道處理。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，其特征在于，該系統(tǒng)通過(guò) 下列方法觸發(fā)所述動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡a)系統(tǒng)初始化時(shí)，服務(wù)器默認(rèn)為低負(fù)載狀態(tài)；b)服務(wù)器之間按設(shè)定的周期共享各自的負(fù)載信息；c)服務(wù)器收到其他服務(wù)器的負(fù)載信息后計(jì)算平均負(fù)載并確定自身是否負(fù)載過(guò)重；d)負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器按設(shè)定的概率觸發(fā)所述動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，其特征在于，負(fù)載過(guò)重的 服務(wù)器通過(guò)下列方法在其他服務(wù)器中選擇負(fù)載接收服務(wù)器服務(wù)器根據(jù)ranlq式對(duì)其他服務(wù)器中負(fù)載過(guò)輕的服務(wù)器排序，得到序列candidate list，按照candidatejist中的順序選擇服務(wù)器作為負(fù)載接收服務(wù)器 其中ω e W，1]，是權(quán)重系數(shù)；gi表示當(dāng)前服務(wù)器，gj表示其他服務(wù)器之一，Chik表示 gi中的第k個(gè)渠道叫表示gi上的事件渠道數(shù)；bWij表示gi與gj之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬，bwimax表 示gi到所有負(fù)載較低服務(wù)器的帶寬中的最大值； Ci和Cj分別表示gi和gj的處理能力，dCi和dCj分別表示gi和gj的負(fù)載水平，dik 是Chik的負(fù)載，Max(dc0-dik/c0)表示負(fù)載較重的服務(wù)器中(dCi-dik/Ci)值最大的服務(wù)器， Min(dcu-dik/cu)表示負(fù)載較輕的服務(wù)器中(dCj+dik/Cj)值最小的服務(wù)器；lev表示分級(jí)函數(shù)，leV(x)=「x_Z"|/Z，xe
,Γ 表示取整操作符，L表示層次數(shù)目。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法，其特征在于，負(fù)載過(guò)重的 服務(wù)器通過(guò)下列方法從本地選擇轉(zhuǎn)移負(fù)載根據(jù)rank2式對(duì)本地渠道排序，按照得到的序列選擇渠道作為轉(zhuǎn)移渠道 其中α，β，Y是權(quán)重系數(shù)，α、β、γ e
, α+β + y =1 ;gi表示當(dāng)前服務(wù)器，gj表示其他服務(wù)器之一，Chik表示gi中的第k個(gè)渠道；Ci和Cj分別表示gi和gj的處理能力，dik是Chik的負(fù)載，Hii表示gi上的事件渠道數(shù)；,, 其中乂=」--— d,和…分別表示gi和g^的負(fù)載水平，—表示‘c^；dc網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器負(fù)載水平的平均值， 分別表示和gj的負(fù)載水平，MaX(dc。-dik/c。)表示負(fù)載較重的服務(wù)器中(dCi_dik/Ci)值最 大的服務(wù)器，Min(dCu-dik/Cu)表示負(fù)載較輕的服務(wù)器中(dCj+dik/Cj)值最小的服務(wù)器， 其中，min_mig_cost表示gi的各個(gè)渠道中最小的負(fù)載轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)，mig_cost {chik — gj} 表示chik到gj的轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)； lev表示分級(jí)函數(shù)， ，1]，「]表示取整操作符，L表示層次數(shù)目。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡方法。所述系統(tǒng)包括由多個(gè)服務(wù)器組成的對(duì)等覆蓋網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)服務(wù)器均作為接入服務(wù)器接收訂閱和事件信息，并通過(guò)全局路由表確定該信息所屬的事件渠道后將其轉(zhuǎn)發(fā)至該事件渠道進(jìn)行處理；該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡，動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡包括負(fù)載過(guò)重的服務(wù)器從本地選擇轉(zhuǎn)移負(fù)載并在其他服務(wù)器中選擇負(fù)載接收服務(wù)器，將該轉(zhuǎn)移負(fù)載發(fā)送至該負(fù)載接收服務(wù)器。本發(fā)明可用于金融服務(wù)、新聞服務(wù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101854299SQ20101018629
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者金蓓弘, 陳海彪, 齊鳳亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院軟件研究所