异构Web集群中基于动态反馈机制的负载均衡的研究与实现

论文摘要

随着Internet的迅速发展,越来越多的政府部门把关键业务转移到网络上来运行,不断增长的业务量使得网络服务器不堪重负。而单纯靠增加服务器硬件设备来升级系统并不是很现实的办法,基于Web的服务器集群系统具备高可用性和负载均衡性,并且易于扩展,成为解决问题的最佳方法。然而,如何有效利用系统范围内的资源,提高系统的吞吐率,增强集群系统平衡的性能,很大程度上取决于集群软件中负载均衡算法的设计。本文基于Web异构集群,针对异构集群系统的资源共享和有效利用问题,设计了基于动态反馈机制的临界加速回归算法,此算法的应用使集群系统中多种资源能够协调分配,从而提高集群系统的吞吐率。本论文主要内容包括:1.介绍了集群技术的发展、分类和优越性,以及研究集群的目的。2.介绍了负载均衡实现的结构、策略、实现层次。分析了负载均衡的等效条件,给出了集群负载状况评价指标,并针对集群技术中被广泛采用的虚拟服务器技术（LVS）及负载均衡理论做了介绍。3.重点分析了实现负载均衡技术的负载调度算法,针对负载均衡优化问题,提出了动态反馈负载均衡算法-异构集群负载均衡临界加速回归算法。从而实现了系统资源的平衡使用,提高了系统对外提供服务的能力。最后在Linux虚拟服务器（LVS）中依据设计的算法,构建了真实的集群系统,进行了负载均衡算法的应用性验证,并将该方案部署到“重庆市普通高校招生考务信息平台”中,得到了良好的应用验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 发展现状及相关研究
• 1.3.1 集群技术的发展现状
• 1.3.2 集群技术的应用实例
• 1.3.3 基于Linux 的PC 集群
• 1.4 研究意义
• 1.5 研究内容和章节安排
• 2 集群系统
• 2.1 集群系统概述
• 2.2 集群系统的分类
• 2.3 集群系统的优越性
• 2.4 研究集群的目的
• 2.5 本章小结
• 3 负载均衡理论
• 3.1 负载均衡实现结构
• 3.2 负载均衡策略
• 3.3 负载均衡实现层次
• 3.3.1 基于客户端的负载均衡
• 3.3.2 应用服务器的负载均衡技术
• 3.3.3 基于域名系统的负载均衡
• 3.3.4 高层协议内容交换技术
• 3.3.5 网络接入协议交换
• 3.3.6 传输链路聚合
• 3.3.7 带均衡策略的服务器群集
• 3.4 负载均衡的等效条件
• 3.5 集群系统负载评价
• 3.5.1 负载状况的定义
• 3.5.2 负载状况的探知
• 3.6 Linux 虚拟服务器模型
• 3.6.1 层次模型
• 3.6.2 LVS 负载调度器的结构
• 3.7 LVS 的三种负载均衡方法
• 3.7.1 VS/NAT 模式（地址转换模式NAT）
• 3.7.2 VS/TUN 模式（IP 隧道模式）
• 3.7.3 VS/DR 模式（直接路由模式）
• 3.8 本章小结
• 4 临界加速回归算法
• 4.1 算法的优化问题
• 4.2 算法设计原理
• 4.3 异构集群临界加速回归算法
• 4.3.1 算法框架
• 4.3.2 临界回归因子
• 4.3.3 负载率计算方法
• 4.3.4 分配权值计算方法
• 4.4 本章小结
• 5 基于LVS 的实现
• 5.1 集群系统的实现
• 5.2 动态调度软件的实现
• 5.3 实际应用系统验证
• 5.4 实验结果
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 已完成的工作
• 6.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录