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一种基于反馈机制的负载均衡改进算法研究

作　者: 刘汉邦
导　师: 董玉民
学　校: 青岛理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 负载均衡反馈机制集群技术预测理论时间序列随机动态算法
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

“负载均衡”技术是一种先进的技术,能够有效解决网络负荷分布不均匀问题。通过适当的负载均衡算法,将任务请求合理的分配给网络中所有的服务器,同时将大量的数据流量分配给多条网络链路共同分担,充分利用网络资源,提高网络的可用性、可扩展性和灵活性等等。负载均衡种类多样。一个优秀的负载均衡策略既要有适当的负载均衡算法,还要有有效的检测网络负载状态的手段。目前,单一的负载均衡算法基本难以满足要求,需要将多种算法结合使用。负载均衡技术在集群中也有重要的应用,尤其是对于大型网站使用的Web集群具有重要的意义。采用基于反馈机制的负载均衡算法,必须考虑采样周期。理想状态下,采样间隔时间越短效果越理想。但是过于频繁的采样同样会给系统增加负担。通过对预测理论和预测方法的学习与研究,能够认识到,可以预先使用负载预测策略来估计服务器的负载状况,智能地预测接下来一段时间内的网络负载状态,然后再采用相应的策略来分配任务请求。由此可以适当地降低采样率,缓解系统压力。本文以随机动态算法为基础,结合负载预测并加入修正因子,提出一种负载均衡改进算法。该算法有效提升了负载均衡性能,并延长了采样周期,进而缓解了系统的压力。该算法兼顾当前及以后一段时间的负载状态,综合考量;在网络各主机存在差异的情况下,效果尤为显著。兼顾和差异是其中心思想。另外,该算法适用范围广泛,可以灵活的根据实际需求进行伸缩。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究的背景和意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究应用现状  11-13
  1.3 课题研究的内容、目标及步骤  13-16
    1.3.1 研究内容  13-14
    1.3.2 研究目标  14
    1.3.3 研究步骤  14-16
第2章负载均衡技术基础  16-35
  2.1 负载均衡技术基本理论  16-18
    2.1.1 负载均衡技术的产生背景  16-17
    2.1.2 负载均衡技术的基本概念  17-18
  2.2 负载均衡技术分类  18-21
    2.2.1 软/硬件负载均衡  18
    2.2.2 本地/全局负载均衡  18-19
    2.2.3 更高网络层次上的负载均衡  19-20
    2.2.4 链路聚合技术  20-21
  2.3 负载均衡算法策略  21-24
    2.3.1 负载均衡基本算法  22-23
    2.3.2 网络状态检验方式  23-24
  2.4 负载均衡基本方案  24-27
    2.4.1 DNS 负载均衡  24-25
    2.4.2 代理和反向代理负载均衡  25-26
    2.4.3 NAT 负载均衡  26
    2.4.4 混合型负载均衡  26-27
  2.5 集群技术  27-33
    2.5.1 集群及集群负载均衡  27-28
    2.5.2 集群技术分类  28-29
    2.5.3 带负载均衡策略的Web 服务器应用集群系统  29-31
    2.5.4 集中收敛  31-32
    2.5.5 集群负载均衡的主要优点  32-33
  2.6 本章小结  33-35
第3章时间序列的理论与方法的研究  35-49
  3.1 预测方法分类  35-36
    3.1.1 定性预测  35-36
    3.1.2 定量预测  36
  3.2 负载预测基础  36-40
    3.2.1 回归分析  36-37
    3.2.2 时间序列及其实例  37
    3.2.3 平稳时间序列  37-38
    3.2.4 各类线性模型的性质  38-39
    3.2.5 模型识别——确定线性模型的类别、阶数  39
    3.2.6 平稳时间序列的预报、递推预报法  39-40
  3.3 基于时间序列的服务器负载预测  40-47
    3.3.1 基本预测模型  40-41
    3.3.2 自回归模型（AR）  41-42
    3.3.3 滑动平均模型（MA）  42-44
    3.3.4 自回归滑动平均模型（ARMA）  44-47
  3.4 本章小结  47-49
第4章结合负载预测的负载均衡改进算法研究  49-68
  4.1 负载均衡方案的应用需求及设计要求  49-52
    4.1.1 负载均衡方案应用需求  49-50
    4.1.2 负载均衡方案评价指标  50-51
    4.1.3 负载均衡方案设计要求  51-52
  4.2 负载均衡设计方案  52-58
    4.2.1 加权算法策略  53-54
    4.2.2 权值计算  54-55
    4.2.3 采样周期  55
    4.2.4 衡量服务器负载状态的主要参数  55-56
    4.2.5 延迟算子  56-57
    4.2.6 差分运算  57
    4.2.7 用延迟算子表示差分  57-58
  4.3 负载均衡方案整体进程  58-65
    4.3.1 负载预测的建模  58-61
    4.3.2 随机动态算法  61
    4.3.3 结合负载预测的负载均衡改进算法  61-63
    4.3.4 负载均衡进程基本步骤  63-64
    4.3.5 过载迁移  64-65
  4.4 负载均衡方案总体流程  65-66
  4.5 设计总结  66-68
第5章负载均衡仿真实验  68-77
  5.1 实验环境  68
  5.2 仿真工具  68-72
    5.2.1 NS2 的功能模块  69-70
    5.2.2 NS2 的现有仿真内容  70-71
    5.2.3 NS2 仿真的基本过程  71-72
  5.3 实验过程及结果  72-76
    5.3.1 实验仿真过程  72-74
    5.3.2 实验结果统计  74-76
  5.4 实验总结  76-77
结论与展望  77-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  82-83
致谢  83

一种基于反馈机制的负载均衡改进算法研究

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