电网视频监控系统负载均衡改进方法及应用

电网视频监控系统负载均衡改进方法及应用

刘莉华胡广超郭婧宇陈颍杰张奇恩

国网安徽阜阳供电公司安徽阜阳236000

摘要：本文研究了电网视频监控系统负载均衡的改进措施和方法，明确了在系统的改进过程中，应该如何制定更加科学合理的改进方法，并研究了系统的应用方法和对策，供参考和借鉴。

关键词：电网；视频监控系统；负载均衡；改进方法；应用

前言

随着我国电网的不断发展，电网视频监控系统负载均衡的改进也迫在眉睫，所以，我们有必要进一步思考电网视频监控系统负载均衡的改进方式，提升改进的效果和质量。

1电网运行监控的必要性

我国电网近年来得到了长足的发展，宏大的规模和繁复的结构对电网的监控和运行安全管理提出了更高的挑战。电网监控系统必要要实现对电力系统的设备运行状态进行严密的监控，实时收集、输送和处理各设备的运行参数信息，实现电网的自动化管理。我国电网的总装机容量大幅提升，需要收集的远程监控信息也与日俱增。电力监控系统能否及时准确地检测电力系统各种运行信息，并据此对电网的运行状态做出正确的判断，是电网监控系统性能的重要体现。

2负载均衡算法简介

随着社会的进步和人们安防意识的增强，网络视频监控服务在各行各业中发挥着越来越重要的作用。由于视频监控系统规模的不断扩大，监控点数量的快速增长和视频质量的逐步提高，传统单一服务器的系统架构已经成为影响视频监控服务质量的性能瓶颈。在这种情况下，不断升级服务器配置并不是长久之计。只有改变传统架构，将集群技术和负载均衡技术应用到视频监控系统，才是解决瓶颈问题的有效措施。

集群和负载均衡技术可以有效避免单链路或单服务节点的工作瓶颈，合理使用硬件资源，使得整个系统的性能得到有效的提升。负载均衡算法作为负载均衡技术的核心，其性能的优劣直接关系到负载能否均衡分发以及能否充分利用各个服务节点的处理资源。在分析常用负载均衡算法的基础上，充分考虑视频监控系统自身的特点，将常用的动态反馈负载均衡算法进行改进，使其可以更加合理的分配负载，提高视频监控系统的服务质量。

按照分配策略，负载均衡算法主要分为两大类：静态均衡算法和动态均衡算法。静态算法不考虑节点实时变化的情况，而以固定的分配原则为依据，因此可能造成集群负载不均甚至单台故障的情况。为了克服静态算法的问题，动态算法在系统运行过程中实时考虑各个节点的负载情况，能够将任务进行动态分配。目前常用的负载均衡算法有以下几种：

轮询算法：将请求任务按顺序依次分配给集群中的每台服务器。它的优点是简单易实现，缺点是没有考虑服务器节点之间处理能力的差异，无法充分利用节点资源。

带权重的轮询算法：为每台服务器增加一个权值来表示其处理能力，在分配任务的时候可根据权值的不同按比例分配相应数目的任务，使得处理能力较强的服务器得以充分利用。但由于其没有考虑服务器实时的负载变化，也可能导致集群负载分配的不均衡。

最小连接数算法：在集群中维护一张表用以记录当前所有节点的连接数，当新请求到来时将其分配给当前连接数最少的节点。它充分考虑当前每台服务器的连接情况，能把请求平滑分配到各个节点。

最快响应速度算法：与最小连接数算法相似，但其记录的是每个节点请求连接的响应时间，并将新请求分配到响应时间最短的服务器上，使请求能最快获得处理。

哈希表算法：利用特定的哈希函数将请求分配到某个服务节点。哈希是一种静态映射算法，哈希函数的选取关系到负载是否能够均衡的分布。该算法的缺点是不利于集群系统的伸缩。

3改进负载均衡方法

3.1方法流程

本文提出的改进负载均衡方法，首先是流媒体管理服务器接收第一客户端针对第一采集设备发送的业务请求，并根据所述业务请求确定对应的业务类型。然后流媒体管理服务器根据实时监测结果，确定所述第一采集设备的被请求频率达到第一门限值，且确定所述第一采集设备连接的第一流媒体服务器的运行状态参数降低至设定阈值。最后流媒体管理服务器选取运行状态参数与所述业务类型相匹配的一个流媒体服务器作为目标流媒体服务器，指示所述目标流媒体服务器连接至所述第一采集设备，并将所述业务请求分配至所述目标流媒体服务器进行处理。

3.2应用分析

本文提出的改进负载均衡方法在流媒体服务器集群中使用时，根据多种处理业务类型的多种情况在应用上也有所完善。具体应用分析如下所示:

（1）当业务类型是转码业务和码流转发业务时，当业务类型为数码业务时，则基于各个流媒体服务器的运行状态参数，将各个流媒体服务器按照CPU空闲率、内存空闲率或者采集设备与流媒体服务器之间的网络带宽从大到小的顺序进行排序，并从前N1个流媒体服务器中选取一个流媒体服务器作为目标流媒体服务器。

（2）当多个流媒体服务器的运行状态参数与业务类型相匹配且运行状态参数相同，则流媒体管理服务器将多个流媒体服务器按照采集设备与流媒体服务器之间的网络带宽空闲率从大到小的顺序进行排序，并从前N2个流媒体服务器中选取一个作为目标流媒体服务器，

（3）流媒体管理服务器按照设定周期，将各个流媒体服务器按照当前CPU空闲率、内存空闲率从大到小的顺序进行排序，或按照当前第一网络带宽空闲率从大到小的顺序进行排序，并从前N3个流媒体服务器中重新选取一个流媒体服务器，以及将被请求频率达到门限值的采集设备切换到重新选取的一个流媒体服务器上。

（4）流媒体管理服务器将所述业务请求分配至所述目标流媒体服务器进行处理之后，流媒体管理服务器依然实时监测，判断该采集设备连接的流媒体服务器的运行状态参数是否高于设定阈值时，这样当接收到第二客户端发送新的业务请求时，再次判断运行状态参数是否满足新的业务请求，如果满足则将新的业务请求分配对所述第一流媒体服务器，否则则将新的业务请求分配至目标流媒体服务器。

从以上分析可知，无论业务转码时还是码流转发时都可以更平均的分配负载，并且通过定期对各个流媒体服务器进行排序，以及门限值的判决，能够实时监测各个流媒体服务器的负载情况，及时发现处于高负载状态的流媒体服务器，今早进行分配负载，降低由于采集设备的被请求频率过高而导致负载过盛的机率，提高了系统的整体性能。另外，如果新业务请求被分配到目标流媒体服务器，并且目标流媒体服务器的性能参数更适合该业务，流媒体管理服务器将记录该信息，未来新的业务请求将优先分配到该目标流媒体服务器，即使第一流媒体服务器的性能也可以满足要求。

4结语

综上所述，在有针对性的改进工作中，我们对电网视频监控系统负载均衡的改进方法进行研究，也是为了进一步发挥电网视频监控的系统运行效果，这可以为今后的电网运行带来一定的参考。

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