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服务器集群系统请求调度与高可用性研究

作　者: 刘东君
导　师: 殷保群
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 网络传播系统与控制
关键词: 服务器集群 负载均衡 高可用性 Qos控制 目标规划 马尔科夫过程
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 241次
引　用: 6次
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内容摘要


随着多媒体技术和计算机网络的迅猛发展,对服务器的请求也大量增加。这迫切需要高性能、高可用性和高性价比的Web服务器系统。服务器集群技术正是目前解决服务器超载和提供高性能服务器的一种有效手段。服务器集群就是由多台计算机通过高速网络连接而成的系统,集群系统性价比高,并且有良好的扩展性和容错性等,因此获得了广泛的应用。本文在介绍了服务器集群系统的概念、分类、数据共享方式和各种服务器集群的特点后,对集群系统负载均衡和高可用性问题进行了研究。首先将负载均衡与Web Qos控制结合,在已有的启发式算法上进行改进和优化,提出了新的基于Qos控制的负载均衡启发式算法。接着本文建立基于目标规划的异构服务器集群系统请求调度模型,对请求按其自身性质进行分类,再将服务器本身的性能作为约束条件,并把请求丢失率最小和不同能力的服务器处理不同数目的请求作为目标,从而建立目标规划模型,通过模型求解来解决请求调度问题。仿真结果验证了模型算法的有效性,模型算法既能让服务器处理能力得到较好发挥,又满足了请求响应时间的要求,使整个服务器集群的处理能力得到较大提高。本文对主/从和主/主双机热备份系统提出了高可用性服务器集群系统状态管理模型,然后又建立了基于Markov过程的双机热备服务器集群系统可用性模型,得到由单台服务器的可用性推算双机热备服务器集群系统可用性的量化关系。最后用仿真实验验证了模型的有效性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 服务器集群系统研究现状  10-12
    1.2.1 负载均衡研究现状  11
    1.2.2 高可用性研究现状  11-12
  1.3 本文的研究工作  12-13
    1.3.1 负载均衡研究  12-13
    1.3.2 高可用性研究  13
  1.4 本文的结构  13-15
第2章 服务器集群系统  15-35
  2.1 集群系统相关概念与分类  15-16
    2.1.1 集群系统的概念与优点  15-16
    2.1.2 集群系统的分类  16
  2.2 集群数据共享方式  16-19
    2.2.1 镜像方式  17-18
    2.2.2 无共享方式  18
    2.2.3 全共享方式  18-19
  2.3 负载均衡服务器集群系统  19-26
    2.3.1 负载均衡技术的概念与分类  19-20
    2.3.2 负载均衡集群概念与结构  20-21
    2.3.3 请求调度负载均衡算法  21-26
  2.4 高可用性服务器集群系统  26-32
    2.4.1 故障及危害  27-28
    2.4.2 系统可用性  28-30
    2.4.3 RAID 技术  30-31
    2.4.4 高可用性集群  31-32
  2.5 高性能计算服务器集群  32-34
    2.5.1 高性能计算集群的概述  32
    2.5.2 高性能计算分类  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章 启发式算法和请求调度模型  35-50
  3.1 相关工作  35-38
    3.1.1 Qos 控制  35-36
    3.1.2 启发式方法  36-37
    3.1.3 目标规划  37
    3.1.4 服务器异构性  37-38
  3.2 基于Qos 的负载均衡启发式算法  38-42
    3.2.1 问题描述  38
    3.2.2 相关定义  38-39
    3.2.3 问题的数学描述  39-40
    3.2.4 启发式算法  40-42
  3.3 请求调度模型  42-49
    3.3.1 建立模型  42-45
    3.3.2 模型求解及算法描述  45-46
    3.3.3 仿真分析  46-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章 状态管理模型和可用性模型  50-61
  4.1 高可用集群工作方式  50-51
    4.1.1 主/从方式  50
    4.1.2 主/主方式  50-51
    4.1.3 混合型  51
  4.2 高可用性状态管理模型  51-54
    4.2.1 主/从双机热备系统状态管理模型  51-53
    4.2.2 主/主双机热备系统状态管理模型  53-54
  4.3 基于Markov 过程的可用性模型  54-60
    4.3.1 建立模型  54-56
    4.3.2 仿真分析  56-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 总结与展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 网络设备
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