無線覆蓋的局域網(wǎng)中有哪些平常會出現(xiàn)的負載均衡問題呢?
在網(wǎng)絡應用過程中,我們經(jīng)常能聽到負載均衡這個詞,那么什么是負載均衡呢?在有線分布式系統(tǒng)中,負載均衡是指將網(wǎng)絡的外部服務請求均勻分配到多臺后端的服務器上,從而提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量的方法。
我們都知道,由于外部網(wǎng)絡任務到達的隨機性,以及各處理節(jié)點處理能力上的差異,當分布式系統(tǒng)運行一段時間后,某些節(jié)點分配的任務還很多(稱之為超載),而另一些節(jié)點卻是空閑的(稱之為輕載)。一方面,使超載節(jié)點上的任務盡可能快地完成是當務之急;另一方面,某些節(jié)點輕載是一種浪費。如何避免這種忙與空閑并存情況的發(fā)生,從而有效地提高系統(tǒng)的資源利用率,減少任務的平均響應時間。這是負載均衡需要解決的問題。
簡單的來說,負載均衡問題是對任務的優(yōu)化組合問題。有線分布式系統(tǒng)中的負載均衡方法操作的對象是任務。其的基本途徑就是收集負載信息,進行相關(guān)算法決策,對分配給各節(jié)點的任務進行重新調(diào)度如進程遷移或任務遷移。
無線局域網(wǎng)中的負載均衡面臨比有線網(wǎng)絡更多的困難。隨著無線局域網(wǎng)中擴展服務集中的終端的移動和無線覆蓋方案信道的時變,各個接入點(AP)上的負載出現(xiàn)差異。負載均衡的作用就是平衡各個AP的差異,以達到最大化的網(wǎng)絡資源利用。
其實,負載均衡是無線資源管理的重點,IEEE的802.11工作組的TGv任務組,專門負責解決無線局域網(wǎng)的負載均衡問題。
下面,我們主要來探討下無線局域網(wǎng)中的負載均衡,
無線局域網(wǎng)中的負載均衡與有線分布式系統(tǒng)中的負載均衡不同,表現(xiàn)在負載均衡控制的對象和控制方式上。由于無線終端的移動性和無線信道的時變性,無線局域網(wǎng)中的負載均衡面臨的情況更加復雜。
無線局域網(wǎng)(WLAN)是指應用無線通信技術(shù)將計算機設備互聯(lián)起來,構(gòu)成的可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡體系。在無線局域網(wǎng)中有兩種角色:AP和終端(STA)。AP作為固定基礎(chǔ)設備,通過有線分布式系統(tǒng)互連。STA作為移動終端,接受AP提供的接入服務。
負載不均衡形式一:無線AP連接的終端的個數(shù)不均衡
終端通過掃描信道,獲取所處WLAN環(huán)境中擴展服務集和基本服務集信息,并選擇加入一個合適的基本服務集。WLAN中負載均衡就是由多個AP為多個移動終端提供接入服務的系統(tǒng),每一個AP通過利用網(wǎng)絡信息進行站點管理,目的是充分利用網(wǎng)絡現(xiàn)有資源,減少網(wǎng)絡阻塞。
位于中心點的AP,經(jīng)過一段時間的運行,連接的終端的個數(shù)要多于四周AP的終端個數(shù),承擔的業(yè)務也已經(jīng)飽和,此時連接到中心點AP的終端的業(yè)務的服務質(zhì)量(QoS)已經(jīng)不能保證。而外圍的AP業(yè)務還不飽和,網(wǎng)絡中出現(xiàn)負載差異。負載均衡就是要解決這種差異,將中心點AP的某些業(yè)務轉(zhuǎn)移到外圍的 AP上,以提高網(wǎng)絡的服務容量和中心點AP的業(yè)務質(zhì)量。
負載不均衡形式二:終端不停地切換造成負載抖動
WLAN共有兩種工作組織形式,獨立基本服務集(IBSS)和基本服務集(BSS)。
終端(例如帶有無線網(wǎng)絡下的筆記本電腦)在進入網(wǎng)絡的時候必須選擇一個AP作為連接對象,這就是終端接入過程,接入過程要經(jīng)過掃描、認證、連接等步驟。一般而言,終端在掃描過程中會掃描到多個AP的信息,終端選擇AP的條件是掃描到的AP的信號強度。由于無線覆蓋方案局域網(wǎng)中終端的移動特性和無線信道的時變特性,終端在某些情況下會發(fā)生從一個BSS 切換到另一個BSS的情況。這種情況就是無線局域網(wǎng)中的切換。終端切換帶來的問題是切換時延,甚至上層業(yè)務的中斷。切換還會帶來的問題是“乒乓效應”。即終端不停地在兩個或多個AP之間切換,終端就像乒乓球一樣。這樣會造成負載抖動,對網(wǎng)絡資源造成極大的損耗。