企业服务器集群系统的负载均衡问题研究

论文摘要

随着企业规模的扩大,生产线和部门数在不断增加,企业内部信息的共享与交流变得越来越重要。信息的不流通使一些部门成为“信息孤岛”,直接造成该部门执行能力减弱,与其它部门的协作性变差,最终导致生产效率低下。为了避免发生这一现象,企业信息化势在必行。然而信息化引发信息流负载量的大幅增加,给服务器带来巨大压力。目前最有效的解决手段是服务器集群技术,而集群系统的核心就是实现服务器间的负载均衡。本文以某钢铁公司的信息化工程为背景,对企业集群的负载均衡进行了深入探讨。国内外负载均衡的研究大多局限于对算法和策略的提出及改进上,很大程度上限制了负载均衡性能的继续提升；加上企业网络呈现多层次和任务约束特性,仅靠负载均衡算法和策略已显得力不从心。因此,本文提出构建负载均衡系统,用系统的方式来解决企业网络的层次性问题。由于企业层次之间存在协作与竞争关系,系统中引入多Agent解决其调度问题。首先以负载均衡的模型为基础,针对企业网络的特点,构建出四元组的负载均衡调度系统,有效的提高了系统效率；其次,研究多Agent理论,将其黑板理论应用到企业集群的负载均衡调度系统,增强了企业服务器集群系统的协作协调性；并针对系统的核心——评估与决策Agent进行了算法设计,它结合最少连接和加权轮转算法的优点,具有更小的负载均方差。最后设计仿真系统,验证所设计的多Agent负载均衡系统实现了集群系统的负载均衡分配问题；通过进一步的对比测试发现,相对于轮转算法和最少连接算法,该算法具有更小的负载均方差,能够更有效地均衡企业服务器集群中各节点的负载。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 集群系统的难点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要工作及论文结构
• 第2章 负载均衡理论
• 2.1 负载均衡概念
• 2.1.1 负载均衡定义
• 2.1.2 负载均衡的研究内容
• 2.1.3 负载均衡的主要影响因素
• 2.2 负载均衡算法
• 2.2.1 负载均衡算法分类
• 2.2.2 负载均衡算法的基本步骤
• 2.3 负载均衡衡量指标
• 2.4 典型负载均衡算法性能总结
• 2.5 本章小结
• 第3章 企业服务器集群的负载均衡建模
• 3.1 集群系统的负载均衡调度模型分析
• 3.1.1 负载均衡问题描述
• 3.1.2 目标函数与约束条件
• 3.2 企业服务器集群系统的负载均衡调度模型建立
• 3.2.1 企业集群系统的网络环境
• 3.2.2 企业集群系统的用户任务描述
• 3.2.3 企业集群系统的负载评价
• 3.2.4 企业集群系统的调度策略
• 3.3 企业集群系统在某钢铁公司的应用及其优势
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于多AGENT的企业负载均衡体系
• 4.1 多Agent系统
• 4.1.1 Agent定义
• 4.1.2 Agent的体系结构
• 4.1.3 多Agent系统的特点
• 4.1.4 多Agent的关键技术
• 4.2 企业服务器集群的负载均衡调度系统
• 4.2.1 基于多Agent的企业服务器集群负载均衡调度系统
• 4.2.2 系统基本假设
• 4.2.3 系统参数与数据格式定义
• 4.3 企业多Agent集群系统中的算法设计
• 4.3.1 状态监测Agent实现
• 4.3.2 评估与决策Agent实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 企业负载均衡系统的仿真设计与分析
• 5.1 负载均衡性测试
• 5.1.1 同构环境下的负载均衡测试
• 5.1.2 异构系统中的负载均衡测试
• 5.2 三种算法的负载均衡比较
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢