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一种改进集群节点负载均衡的策略

作　者: 史鸿雁
导　师: 李文正；李海生
学　校: 北京工商大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 集群负载均衡离散型均匀分布请求队列
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
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内容摘要

随着万维网的迅猛发展,宽带的快速普及,使得网民数量激增,各种基于互联网的应用层出不穷。这一切要求网络服务器提供更高的数据吞吐量并向用户提供更低的用户可察觉延迟并最终导致集群技术的广泛使用。集中式集群比分布式集群具有更高负载均衡效果,但是集中式集群的一个严重的不足是前端均衡器易成为系统性能瓶颈。由于均衡器是系统对外的唯一接入点,它不仅承担着对集群后端服务器群的负载监测任务,同时又必须完成负载分配任务。因此,当网络流量很大时,它就容易成为系统的瓶颈,严重时甚至造成系统的崩溃。为了解决这一问题,本文主要完成以下的工作:(1)本文针对基本的负载均衡算法加权轮转算法所存在的不足,提出一种基于离散型均匀分布的原理的基本负载均衡调度策略。它通过后端服务器向均衡器发送不同速率的请求流来承载各负载节点的负载状况来降低调度算法的复杂度,使得前端均衡器的负载监测任务后移到后端各服务器,从而降低了前端均衡器的工作压力。(2)对所提出负载均衡策略引入动态调度机制,不仅拓宽了基于离散性均匀分布的负载均衡策略的应用范围,而且进一步提高了负载均衡的运行效率。(3)根据计算机系统的体系结构特点,设计了一种测试服务器动态负载的方法。通过对影响服务器负载变化的基本因素的分析,给出评估服务器综合负载,动态负载的算法。(4)运用网络仿真工具OPNET,搭建集群系统模型,设计负载均衡模块,并对上述工作内容进行仿真测试。结果表明基于离散型均匀分布的负载均衡策略具有较好的负载均衡效果,能有效地降低前端均衡器的工作负载。本文成果可用于集中式集群中,用来减轻前端均衡器的工作压力,降低其成为系统瓶颈的可能性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究现状及存在的问题  10-11
  1.3 研究意义  11-12
  1.4 论文组织结构  12-13
第二章集群负载均衡技术  13-21
  2.1 集群和负载均衡的相关概念  13-14
    2.1.1 集群  13
    2.1.2 集群的特征  13-14
  2.2 负载均衡技术的含义  14-15
  2.3 负载均衡技术分类  15-20
    2.3.1 从实现方式的角度分类  15
    2.3.2 从网络地域的角度分类  15-16
    2.3.3 从网络层次的角度分类  16
    2.3.4 从网段的角度分类  16-20
      2.3.4.1 直接路由技术  16-17
      2.3.4.2 网络地址转换技术  17-18
      2.3.4.3 隧道技术  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章负载均衡调度策略的探讨  21-30
  3.1 负载均衡调度策略  21-23
    3.1.1 静态负载均衡  21
    3.1.2 动态负载均衡  21-23
  3.2 常用负载均衡算法  23-27
    3.2.1 静态算法  23-24
      3.2.1.1 随机算法分析  23
      3.2.1.2 轮转算法分析  23-24
      3.2.1.3 加权轮转算法分析  24
    3.2.2 基本静态调度算法的探讨  24-25
    3.2.3 动态算法  25-27
      3.2.3.1 最少连接算法分析  26
      3.2.3.2 加权最少连接数算法分析  26
      3.2.3.3 最小负载算法分析  26
      3.2.3.4 最快响应法分析  26-27
    3.2.4 动态负载均衡算法的探讨  27
  3.3 集群结构对负载均衡策略的影响  27-28
  3.4 动态负载均衡策略设计的目标  28-29
  3.5 本章小结  29-30
第四章基于离散型均匀分布的负载均衡策略  30-38
  4.1 离散型均匀分布  30-31
    4.1.1 离散型均匀分布的概念  30-31
    4.1.2 离散型均匀分布的序列  31
  4.2 DUD 负载均衡策略  31-32
    4.2.1 基本DUD 调度策略  31
    4.2.2 DUD 自适应动态调度  31-32
  4.3 动态DUD 策略的负载分配  32-35
    4.3.1 前端调度算法  33
    4.3.2 DUD 队列的生成  33-35
  4.4 动态DUD 策略的负载信息收集  35-37
    4.4.1 权值计算  35-36
    4.4.2 信号发送间隔周期与负载采集周期的设定  36-37
  4.5 本章小结  37-38
第五章系统构建及仿真结果分析  38-51
  5.1 OPNET Modeler 简介及其主要特点  38-39
    5.1.1 OPNET 简介  38-39
    5.1.2 OPNET Modeler 的主要特点  39
  5.2 OPNET Modeler 建模及网络主要仿真流程  39-42
  5.3 集群负载均衡的建模  42-48
    5.3.1 网络拓扑结构建模  42-44
    5.3.2 节点建模  44
    5.3.3 进程处理建模  44-48
  5.4 仿真结果及分析  48-50
  5.5 本意小结  50-51
第六章总结与展望  51-53
参考文献  53-56
附录A 负载均衡仿真算法实现代码  56-61
  A.1 轮转算法  56-57
  A.2 加权轮转算法  57-58
  A.3 DUD 算法  58-61
攻读硕士期间已发表论文  61-62
致谢  62

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