文章编号：１６７１４５９８（２００６）１０１３６４一０２中图分类号：ＴＰ３９３．０５文献标识码：Ａ
基于遗传算法的Ｗｅｂ服务器集群负载均衡研究
孙林，罗大庸，张航
（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙４１００７５）
摘要：近年来，ｗｅｂ服务器集群技术以其扩展性好、处理能力强等优点受到了国内外研究机构的广泛关注和应用，其中的负载均衡算法更是研究的热点；对ｗｅｂ服务器集群负载均衡进行了研究，为有效地实现任务的均衡分配，提出一种了根据ｗｅｂ服务器系统中各个服务器的负载情况进行动态任务分配的遗传算法。实验表明该方法能有效地实现ｗｅｂ服务器集群的负载均衡服务。
关键词：集群；负载均衡；遗传算法
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＬｏａｄ—ＢａｌａｎｃｉｎｇｏｆＷｅｂ—ＳｅｒＶｅｒＣｌｕｓｔｅｒ
ＢａｓｅｄｏｎＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
ＳｕｎＩ。ｉｎ，Ｉ。ｕｏＤａｙｏｎｇ，ＺｈａｎｇＨａｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆｌｎｆｏｒＨｌａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｊｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｉｔｓｇｏ。ｄｅｘｐａｎｓｉｂｉＩｉｔｙａｎｄｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｅｂ—ｓｅｖｅｒｃｌｕｓｔｅｒｔｏｈａｎｄｌｅｔｈｅｒｅｑｕｅｓｔｓｗｈｉｃｈａｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｑｕｉｃｋＩｙｉｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｐｏｐｕｌａｒ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｌｏａｄ—ｂａｌａｎｃｉｎｇａｌｇｏ“ｔｈｍｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｈ。ｔｓｐｏｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅｌｏａｄ—ｂａｌａｎｃｉｎｇｏｆｗｅｂｓｅｒｖｅｒｃｌｕｓｔｅｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｔｈｅｔａｓｋｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅａｌｉｚｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄ—ｂａｌａｎｃｅｂａｓｅｄｏｎｔ１１ｅｌｏａｄｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓａｌｇｏ“ｔｈｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅＩｏａｄ—ｂａｌａｎｃｅｏｆｗｅｂ—ｓｅｒｖｅｒｃｌｕｓｔｅｒｃｆｆｃｃ“ｖｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｕｓｔｅｒ；ｌｏａｄｂａｌａｎｃｅ；ｇｃｎｅｔｉｃａｌｇｏ“ｔｈｍｓ
０引言
随着网络技术的不断发展和应用，网络上的各种信息成倍
地增长，系统对任务处理也变得越来越繁重，越来越多的ｗｅｂ
服务器系统都遇到了系统的性能的瓶颈问题。在这种情况下，
ｗｅｂ服务器集群系统，逐渐成为构建高性能和高可用服务器
的一种有效的体系结构。在ｗｅｂ服务器集群系统中，动态负
载平衡技术是核心技术之一，它可以有效地提高系统的吞吐能
力，增强整个系统的可用性和可伸缩性Ｉ１＿…。
ｗｅｂ服务器集群动态负载平衡，就是指根据集群中各服
务器节点某一个时刻的负载状况，将任务动态地分配在提供相
同服务的服务器节点上，负载较轻的服务器承担更多的新任
务，负载较重的承担较少的新任务。因此，为了实现动态负载均衡就需要周期性地监测各个服务器的负载情况，选出相对“空闲”的服务器来处理新的请求。这就是动态负载平衡算法所要解决的问题［｛ｊ。ｗｅｂ服务器集群负载均衡工作原理如图ｌ所示。
１基于遗传算法的负载均衡算法
遗传算法（ＧＡ）是模拟自然界中的生物进化过程进行搜索优化的方法。它将问题的求解表示成“染色体”的适者生存过程，通过“染色体”群的一代代不断进化，包括复制、交叉
收稿日期：２００６一０２—２１；修回日期：２００６一０３—２７。
项目来源：中南大学博士学位论文刨新选题项目（０４０１２２）。
作者简介：孙林（１９８０一），男，在读硕士生，主要从事集群服务器系统方向的研究。
罗大庸（１９４４一）男，教授，博导，主要从事人工智能和电力系统及其自动化，分布式计算方向的研究。
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图１ｗｅｂ服务器集群负载均衡示意图
和变异等操作，最终求得问题的最优解。遗传算法有着内在的并行性和搜索的全局性的优良特点其搜索的全局性及内在的并行性，在求解各种复杂的优化问题时有很好的效果。
遗传算法的主要求解过程如下：．
（１）随机产生一组初始个体构成初始种群，并计算每一个体的适应度；
（２）判断算法的收敛条件是否满足。若满足则输出搜索结果，否则执行（３）～（６）；
（３）根据适应度大小以一定方式执行复制操作；
（４）按交叉概率Ａ执行交叉操作；
（５）按变异概率加执行变异操作；
（６）返回步骤（２）。
１．１目标函数的确定
在ｗｅｂ服务器集群系统中实现动态负载均衡，就是要在
万方数据