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高性能HTTP反向代理研究与实现

作　者: 常智
导　师: 王巍
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 反向代理 一致性哈希 负载均衡 预测模型
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 31次
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内容摘要


伴随着网络的持续发展，社会信息化程度变得越来越高。无论是整个Internet，还是企业和校园的内部网络，其产生的网络数据量、访问的频度以及计算量都在不断加大。传统应用中使用单个服务器来处理所有请求的状况难以维持，高可用和高扩展的服务器集群使用的越来越广。反向代理作为集群服务负载均衡策略选择的一种，在实际生产应用中也起到了举足轻重的作用。本文以反向代理中的负载均衡技术为研究重点，就负载均衡中的负载迁移技术和负载衡量策略进行分析。针对如何提高后端服务器查找的时间效率，以及怎样改善对后端服务器负载的衡量问题，做了以下两方面的研究：首先，针对负载迁移中后端服务器的选择，提出了一种基于红黑树实现的一致性哈希算法的改进。在一致性哈希算法的实现中，因其存在一个对哈希值有序序列的查找，通常使用二分或者二叉排序树结构。本文通过对查找过程的仔细分析，发现在查找过程中存在区间判断的特点，从而引入线段的概念。将原来基于单关键字的查找改为基于线段的查找，从而节省了算法执行查找的时间。通过实验表明在查找序列长度为1000的情况下，改进后时间效率提高10%左右。其次，通过考察后端服务器负载衡量的方法，提出了一种基于多属性预测的反向代理负载均衡算法。该算法通过反向代理收集后端服务器的交互信息，包括处理请求的数量、请求的响应时延以及网络吞吐量，来预测下一时刻这些属性的发展状况，以此来反应后端服务器的真实负载。然后对负载进行评估，当存在负载失衡的情况下，结合一致性哈希对负载进行调整，来保证调整对后端服务器持久状态影响最小化。并通过实验得出了能够有效提高负载均衡效果的结论。最后本文结合了以上对负载迁移和负载衡量的改进，对反向代理系统进行了实现。并设计仿真实验，对系统负载的均衡性能进行测试，验证了均衡策略的可行性和有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 论文研究内容  10
  1.3 论文组织结构  10-12
第2章 相关技术与现状  12-21
  2.1 服务器负载均衡概述  12-15
    2.1.1 负载均衡算法  12-13
    2.1.2 负载均衡实现的方式  13-14
    2.1.3 负载均衡产品  14-15
  2.2 HTTP 会话和 MemCached 缓存机制  15-17
    2.2.1 HTTP 的会话  15-16
    2.2.2 MemCached 缓存技术  16-17
  2.3 一致性哈希算法  17-20
    2.3.1 适用的场景  17-18
    2.3.2 哈希算法和单调性  18
    2.3.3 一致性哈希算法的原理  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章 基于红黑树的一致性哈希查找算法的改进  21-37
  3.1 引言  21
  3.2 典型查找算法以及比较  21-27
    3.2.1 顺次查找算法  21-23
    3.2.2 折半查找算法  23-25
    3.2.3 红黑树查找算法  25-27
  3.3 基于红黑树的线段树改进算法  27-33
    3.3.1 对红黑树查找的路径分析  28-29
    3.3.2 基于线段的比较策略的提出  29-31
    3.3.3 改进算法的具体实现  31-33
  3.4 实验与结果分析  33-36
    3.4.1 实验步骤  33
    3.4.2 实验结果分析  33-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 基于多属性预测的反向代理负载均衡算法  37-50
  4.1 引言  37
  4.2 反向代理负载属性分析  37-40
    4.2.1 代理处理请求的数量  38-39
    4.2.2 代理请求的响应时延  39
    4.2.3 代理处理的网络吞吐量  39-40
  4.3 多属性负载预测模型  40-45
    4.3.1 基本预测方法  40-43
    4.3.2 多属性负载预测算法  43-45
  4.4 负载均衡的调整策略  45-47
    4.4.1 负载调整的参考基础  45-46
    4.4.2 调整负载的方法  46-47
  4.5 实验结果与分析  47-49
  4.6 本章小结  49-50
第5章 系统的实现与实验分析  50-58
  5.1 系统实现  50-55
    5.1.1 系统的物理网络拓扑  50
    5.1.2 系统概要设计  50-52
    5.1.3 系统模块实现  52-55
  5.2 实验及结果分析  55-57
    5.2.1 反向代理处理请求的平衡性  56-57
    5.2.2 会话状态存在抖动的分析  57
  5.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64

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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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