基于Web应用的LVS动态负载均衡调度策略研究

论文摘要

随着计算机及通信技术的发展,Internet呈现了爆炸式的增长,特别是伴随着电子商务、在线点播等Web新应用的出现,人们在享受快捷、丰富和舒适的网络服务的同时,也经常会遇到由于服务器负载过大而出现宕机的情况,严重地影响了系统的服务质量。为了解决服务器性能瓶颈问题,人们提出了两种截然不同的思路对服务器进行改造升级：一种是单服务器策略,通过对服务器不断进行硬件升级来实现对服务器性能的提升;另一种则是采用集群技术,通过一定的软件或硬件将一组计算机组成一个整体来为用户服务,提供过去只有高性能服务器才能提供的高质量服务。相对两种解决思路来说,集群技术往往能够利用有限的资金,提供更高质量的服务。本文主要是对现今比较流行的Linux虚拟服务器集群在高负载Web服务器集群中的应用研究,针对LVS的Web服务器集群负载均衡算法容易导致集群系统负载倾斜的问题,本文在原有加权最小链接算法的基础上,提出了一种改进Web服务器集群负载均衡策略的方案。利用工程控制领域已经成熟的动态反馈思想,通过实时监控Web服务器集群系统的负载情况,实现对各服务器权值的动态调整,以及对整个Web服务器集群系统性能的提升。本文主要分析了Web服务器集群系统的特性,介绍了现有Web服务器负载均衡实现方案,着重研究了Web服务器集群中LVS的三种数据转发机制以及IP层实现软件IPVS体系结构,同时还着重对比分析了LVS常用负载均衡算法应用于高负载Web环境中的问题,针对其不足提出了改进方案。并通过实际构建Web集群系统,对改进方案与原有算法进行了测试部署,测试结果表明改进算法能够有效地提升整个Web服务器集群系统的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 集群技术研究进展
• 1.2.2 负载均衡技术发展现状
• 1.2.3 LVS虚拟服务器现状
• 1.3 论文的主要工作及章节安排
• 1.3.1 论文主要工作及意义
• 1.3.2 论文章节安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 WEB服务器集群与负载均衡技术
• 2.1 服务器集群技术
• 2.2 集群系统分类
• 2.3 Web服务器集群的主要特性
• 2.3.1 透明性
• 2.3.2 可扩展性
• 2.3.3 可用性
• 2.3.4 负载均衡能力
• 2.4 Web服务器负载均衡
• 2.4.1 负载均衡技术
• 2.4.2 负载均衡技术分类
• 2.4.3 服务器负载均衡算法
• 2.5 常见Web服务器负载均衡实现
• 2.6 本章小结
• 第三章 LVS集群负载均衡技术剖析
• 3.1 LVS简述
• 3.2 LVS体系结构
• 33 LVS IP层负载均衡
• 3.3.1 基于网络地址转换的虚拟服务器
• 3.3.2 基于IP隧道的虚拟服务器
• 3.3.3 基于直接路由的虚拟服务器
• 3.3.4 IP层三种负载均衡选型分析
• 3.4 LVS实现原理分析
• 3.4.1 LVS IP数据包处理模块
• 3.4.2 LVS数据结构分析
• 3.4.3 LVS管理配置模块
• 3.5 LVS负载均衡调度算法分析
• 3.5.1 IPVS静态负载均衡算法
• 3.5.2 IPVS动态负载均衡算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 一种改进LVS动态反馈策略分析及实现
• 4.1 现有LVS负载均衡算法在Web应用中的问题
• 4.2 改进负载均衡算法
• 4.2.1 改进思路
• 4.2.2 动态反馈模型
• 4.2.3 动态权值估算
• 4.3 服务器动态反馈负载均衡实现
• 4.3.1 服务器端负载信息获取
• 4.3.2 服务器端与负载均衡端通信模块
• 4.3.3 负载均衡器端动态权值修改
• 4.4 本章小结
• 第五章 动态反馈负载均衡算法测试
• 5.1 测试环境构建
• 5.1.1 网络拓扑结构
• 5.1.2 试验集群硬件环境
• 5.2 LVS集群系统构建
• 5.2.1 负载均衡器配置
• 5.2.2 真实服务器配置
• 5.3 试验测试及结果分析
• 5.3.1 测试软件选取
• 5.3.2 测试结果
• 5.4 总结
• 第六章 总结
• 6.1 主要研究内容
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A:攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B:攻读硕士学位期间参与的项目
• 附录C:系统实现关键程序