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基于资源和实时性需求的任务类型划分及其负载均衡研究

作　者: 任晓丹
导　师: 房至一
学　校: 吉林大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 集群系统动态负载均衡加权最小连接调度任务调度任务类型划分
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在一个分布式系统中,影响性能的关键因素是多个节点之间动态的任务分配与调度,即动态负载均衡,因此负载均衡技术在理论研究与现实应用中具有较高的价值。近年来,计算机研究人员对该技术进行了深入的研究,提出了一系列动态负载均衡算法。但是这些算法仍然存在着缺陷,不能完全解决目前存在的问题,因此有必要对负载均衡技术做进一步的研究。本文对负载均衡的概念、分类、算法机制与步骤进行了详细的讨论,并指出了多个动态和静态负载均衡算法各自的特点与缺陷；从用户任务请求类型不同这一特点出发,依据资源需求类型和实时性需求程度,将任务划分为实时型任务队列、I/O消耗型任务队列、CPU消耗型任务队列；通过对最小连接调度算法的改进,提出了基于任务类型划分的负载均衡算法,能够较好的解决系统吞吐能力低下,有效节点资源不能充分利用等缺陷；给出了算法的有效性证明,并通过模拟实验验证了算法的可行性；通过与最小连接调度算法比较,结果证明了新算法比最小连接调度算法更能充分利用节点资源,提高响应时间。作者还结合所承担的国家科技部的一个科研项目(用于数据检索的集群系统),参与系统设计,并将本文提出的基于任务类型划分的负载均衡算法应用到了系统的任务调度中。

全文目录

提要  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 集群系统概述  12-15
    1.2.1 集群的概念  12-13
    1.2.2 集群系统的分类  13-14
    1.2.3 集群系统的关键技术  14-15
    1.2.4 负载均衡及相关问题  15
  1.3 作者的主要工作  15-16
  1.4 论文结构与组织安排  16-17
第2章负载均衡技术概述  17-23
  2.1 负载均衡技术的引入  17-18
  2.2 负载均衡算法分类  18-19
    2.2.1 静态负载均衡算法  18
    2.2.2 动态负载均衡算法  18-19
  2.3 负载均衡方案的应用原则  19-20
  2.4 负载均衡算法分析与对比  20-22
    2.4.1 算法分析  20-21
    2.4.2 算法比较  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章基于任务划分的负载均衡算法  23-40
  3.1 问题的引入及算法的基本思想  23-24
  3.2 按任务类型划分的负载均衡算法  24-33
    3.2.1 任务类型划分  24-26
    3.2.2 I/O消耗型任务与CPU消耗型任务的区分依据  26-27
    3.2.3 任务队列内部优先级划分  27-31
    3.2.4 实时型任务的急迫性分析  31
    3.2.5 三种类型任务的优先级划分  31-32
    3.2.6 三种服务器队列中的优先级  32-33
    3.2.7 三种任务的调度方式  33
  3.3 调度方式分析  33-34
  3.4 算法的详细描述总  34-38
    3.4.1 算法流程示例  34-36
    3.4.2 算法伪代码示例  36-38
  3.5 算法的有效性证明  38-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章性能测试与分析  40-48
  4.1 参数获取及基本假设  40-41
  4.2 模拟实验与结构分析  41-47
    4.2.1 实验环境  41-42
    4.2.2 同构集群的实验结果  42-45
    4.2.3 异构集群的实验结果  45-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章基于任务类型的负载均衡算法在集群系统中的应用  48-53
  5.1 用于数据检索的集群系统需求分析  48-49
  5.2 数据检索集群系统体系结构设计  49-50
  5.3 负载均衡算法在集群中的应用  50-52
  5.4 本章小结  52-53
第6章总结与展望  53-55
  6.1 本文的工作总结  53-54
  6.2 未来研究工作展望  54-55
参考文献  55-57
作者简介及在学期间所取得的科研成果  57-58
致谢  58

基于资源和实时性需求的任务类型划分及其负载均衡研究

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