第三章 系統設計與實現
3.3 節 分散式動態負載平衡機制
此節介紹分散式動態負載平衡機制，此負載平衡機制強調於分散與動態這兩 項。在 JXTA 的環境下，我們以站台為單位，由站台的超級節點作為 Header，依 固定的時間間隔(T)來蒐集站台的資訊，並將站台的負載程度透過負載索引轉換 成積分，並依照轉換的積分做負載層級預測，此為動態的機制部分，之後依照所 預測的層級，執行不同的策略層級，達到負載平衡的效果與目的，此為分散機制 的部分，各站台只需要知道自己的負載情況即可(層級)，並不需要知道其他站台 的負載情況，有效減少資訊蒐集量與資訊交換的動作。
3.3.1 節 負載索引
負載平衡策略要能夠執行，第一步必須要知道站台的層級，為了能夠判別目 前站台的層級，我們需要知道站台目前執行工作的情況，並依照資源的使用情 況，透過積分概念，將異質性的資源轉換成統一計算單位，因此我們將站台抓取 的處理器、記憶體的資訊，依照狀態給予對應的積分，不需與其他站台同步，站 台固定時間(T)向抓取負載資訊，累積幾次(N)的積分透過負載預測來做層級的轉 換判斷，不需要個別的對不同的參考資源作評斷。
設變數 X 為處理器的的負載程度，Y 為記憶體的負載程度，S 為處理器或記 憶體的負載區段，BPC和 BPM為處理器和記憶體基底積分數，W 為加權積分數，
可 以 得 到 處 理 器 的 負 載 轉 換 公 式
W BP S
SP
= C×Χ + 和 記 憶 的 負 載 轉 換 公 式S W
BP
SP
= M ×Υ + ，在處理器負載的設定上，我們讓 S 等於 20，使得處理器負 載分為 5 個區段，也就是每 20%的負載為一個區段，基底積分 BPC=2，在 0 到 40%的負載上我們視為非執行工作的 Load 程度，因此不加上加權積分(W=0)，因 此 0 到 40%中每 20%可得到的積分數為2×20Χ ，41%到 100%的負載則給予加權
積分 2(W=2)，因此 41%到 100%的 Load 每 20%可得到的積分數為 2
Light
站台處於低負載的情況下，同時也代表站台能夠幫助其他站台分擔工作 量，在 Light 的層級下，執行策略 PL，由 JXTA 的廣播服務送出詢問訊 息，每隔一個時間間隔(T)，以廣播的方式，將訊息傳遞至其他的站台，
來詢問是否將工作轉移。
Medium
站台處於中度負載的情況下，代表站台仍有餘力能分擔較少數的工作 量，因此在 Medium 的層級下，執行策略 PM，每隔一個時間間隔，同 樣以 JXTA 來傳遞詢問的訊息，但是不以廣播的形式，只以 Neighbor Site 為對象，詢問是否將工作轉移。
Neighbor Site 是以執行效率來做判定，包括了站台的計算能力與頻寬兩 者，藉由將統一的工作傳與其他站台執行，在由工作的回應時間，來選 定 N 個效率較高的站台為 Neighbor Sites。
Heavy
站台處於過載的情況下，持續執行目前的工作，並執行策略 PH，在一 個時間間隔(T)內，等待接收來自其他站台詢問的訊息，在其中接收到 的詢問訊息中，使用有效的工作調配，選出有最佳完成時間的站台，進 行工作轉移，直到下一次層級轉換。
在工作轉移的考量上，減少工作轉移的數量以確保轉移的工作能在選定 的站台執行到結束，避免轉移出的工作多次的轉移而導致整體執行效率 降低。
3.3.3 節 負載平衡機制
負載平衡機制的步驟為資訊蒐集、轉換積分、層級預測和執行層級策略四個 動作。在蒐集了站台的負載資訊後，將異質的資源(如處理器負載程度與記憶體 的使用率)透過對應表轉換成統一的積分，方便我們進行負載程度的預測，在負 載預測上，使用了 Pearl 曲線趨勢預測公式[37]，藉由 S 曲線來推導出電腦負載 的未來趨勢。轉換的 N 次積分透過公式做下個階段的負載程度預測，在做出負 載層級的判定後，執行對應的層級策略。負載平衡機制的演算法可見圖 3-5。
站台每隔時間 T 蒐集站台的資訊，包括處理器、記憶體的使用情況，將所 蒐集的數據，依照對應的積分來將站台目前的使用情形轉換成積分數 SP。經過 N 次的蒐集與轉換積分後，透過曲線趨勢預測公式 N bT
ae SP MSP
−= +
1 ，來得到 a 和 b 兩個常數。常數 a 代表的是負載程度的基準值，若 T 為 0，由
a MSP
+
1 可以得到基 準積分數，也就是負載程度的起始值，常數 b 代表的是負載趨勢，b 為正數代表 負載隨著時間會呈現正成長，而 b 為負數代表負載隨著時間會呈現負成長。經由 常數 a 與 b 的比較可以預測站台下一階段的負載程度，並給予層級與執行層級策 略，直到下一次的層級轉換，演算法的時間複雜度為