(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210942370.1 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司信息通信 分公司 地址 310016 浙江省杭州市 市民街219号 申请人 东南大学 (72)发明人 毛冬　王红凯　姚一杨　陈彤　 徐海洋　黄杰　黄奇　肖志清　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 叶倩 (51)Int.Cl. H04L 67/1008(2022.01) H04L 67/101(2022.01) H04L 67/1029(2022.01)H04L 67/1097(2022.01) G06F 16/2458(2019.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 面向分布式存 储系统的查询负载均衡方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向分布式存储系统的 查询负载均衡方法， 基于跟随者数据查询机制， 设计基于代 价评估的数据查询路由策略， 通过分 析查询过程消耗的资源情况， 动态进行查询节点 选择， 完成数据查询； 其中， 跟随者数据查询机制 为： 对集中于领导者的查询请求向跟随者节点进 行负载转移， 执行数据查询； 基于代价评估的数 据查询路由策略为： 收集当前存储的各存储节点 的通信开销进行动态的代价评估， 选择最合适的 跟随者节 点执行跟随者数据查询， 均衡利用节点 的计算资源。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115378947 A 2022.11.22 CN 115378947 A 1.面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 基于跟随者数据查询机制， 设计基于代价评估的数据查询路由策略， 通过分析查询过程消 耗的资源情况， 动态进行查 询节点选择， 完成数据查询； 所述跟随者数据查询机制为： 对集中于领导者的查询请求向跟随者节点进行负载转 移， 执行数据查询； 所述基于代价评估的数据查询路由策略为： 收集当前存储的各存储节点的通信开销进 行动态的代价评估， 选择最 合适的跟随者节点执 行跟随者数据查询。 2.如权利要求1所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所述跟 随者数据查询机制具体包括如下步骤： S1： 跟随者节点接受客户端数据查询请求； S2： 跟随者节点向领导者节点发起日志信息校验请求， 所述请求是应对集群中各节点 状态在不断切换时， 跟随者节点依旧保持与领导 者数据的一 致性； S3： 领导者节点向其他跟随者节点确认自身领导者地位， 获得认证后向跟随者响应日 志信息， 所述领导者通过主动向跟随者节点广播心跳信息， 来确认自身 领导者角色， 向请求 日志信息校验的跟随者节点反馈当前集群的Com mitIndex； S4： 跟随者节点接收反馈信息， 在确认自身具备最新数据后执行查询操作并响应客户 端， 所述反馈信息仅包 含日志信息 CommitIndex。 3.如权利要求2所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所述跟 随者数据查询机制的步骤S4中， 跟随者节点接收反馈信息后， 与自身存储数据的日志信息 进行比较， 若本地CommitIn dex大于等于领导者节点的CommitIndex， 即可确认自身节点已 具备最新数据， 执 行查询操作， 读取目标 数据并响应客户端。 4.如权利要求2所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所述基 于代价评估的数据查询路由策略具体包括如下步骤： S1'、 统计数据查询代价信息： 通过计算数据存储范围分区中的每个键值对的数据大 小， 来进行 数据查询代价信息统计； S2'、 确定参数： 根据步骤S1'统计获得的数据 查询代价信息， 确定影响代价评估的常量 因子， 计算路由选择算法参数； 所述影响代价评估的常量因子为计算机硬件信息； S3'、 计算查询操作代价： 依据基于代价评估的数据查询路由策略， 计算各个节点的查 询操作代价， 所述 查询操作代价 为节点与存 储层之间数据处 理过程的耗时； S4'、 确定目的节点： 根据步骤S3'的操作代价值， 确定查询路由， 根据对各节点的代价 评估结果， 选择合 适的目的节点进行 数据查询， 即选择合 适的跟随者节点。 5.如权利要求4所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所述数 据存储范围分区中每 个键值对的数据大小计算方式为： 其中， averageSize用于表示每个键值对的数据平均大小； rangetotal用于表示当前分区 所负责的数据总大小； rangekeys用于表示当前分区存 储的键值对数目。 6.如权利要求4所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所述数 据存储范围分区中的每个键值对的数据大小通过直方图信息来计算， 每个直方图代表一个权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115378947 A 2Range， 其横轴的长度表 示Range内包含的键值对个数， 纵轴的长度表述当前R ange存储的数 据量大小， 根据存储的键值对个数不同， 可计算得到每个R ange分区中键值对数据的平均值 大小。 7.如权利要求5或6所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所 述步骤S3'中， 节点通过Raft 集群的领导者节 点和跟随者节 点， 与存储层之间数据处理过程 的耗时计算方式为： 其中， QueryLeader用于表示通过领导者节点进行查询的总时间消耗； Qu eryFollower用于表 示通过跟随者节 点进行查询的总时间消耗； CostC‑L用于表示计算节点与领导者传输的网络 消耗； CostL‑C用于表示领导者与计算节点传输的网络消耗； CostC‑F用于表示计算节点与跟 随者传输的网络消耗； CostF‑C用于表示跟随者与计算节点传输的网络消耗； resultSize用于 表示查询结果集预估 大小； CostF‑L用于表示领导者节 点与跟随者节 点网络消耗； λ用于表 示 磁盘读取数据的消耗； 用于表示查询 结果集在领导者与计算节点 的传输过程中的时延消耗； 用于表示查询结果集在跟随者与计算 节点的传输过程中的时延消耗。 8.如权利要求7所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 节点与 领导者传输的网络消耗值CostC‑L、 领导者与计算节点传输的网络消耗值CostL‑C、 节点与跟 随者传输的网络消耗值CostC‑F、 跟随者与计算节 点传输的网络消耗值CostF‑C均采取定时轮 询的方式获取； 所述领导者节点与跟 随者节点网络消耗值CostF‑L， 若两个节点位于不同的机房时， 其 CostF‑L取值范围在15 ‑50ms； 若两个节点 位于相同机房， 取值 为0.1‑0.25ms。 9.如权利要求8所述的面向分布式存储系统的查询负载均衡方法， 其特征在于： 所述磁 盘读取数据的消耗 值 λ与存储节点磁 盘类型及查询数据量大小相关， 具体为： λ＝resultSize* νread 其中， νread表示磁盘的读取速率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115378947 A 3